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五轴四联动数控水射流切割机的研究与电控设计

作　者: 蔡纪鹤
导　师: 赵德安
学　校: 江苏大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 四轴联动超高压水射流增压器仿真数控系统切向控制可编程逻辑控制器
分类号: TG664
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

超高压水射流技术是近年来国际上新兴的一种实用技术,它有着许多传统切割技术所不具备的特点。这些独特的优势使得超高压水射流技术的应用领域不断扩大。由于传统的水射流切割只能进行平面加工且存在锥度问题,因此,国际上很多机构都在研制五轴水切割机,五轴水切割机的研究成为当前的潮流。本课题以南京大地水刀股份有限公司的五轴四联动数控水射流切割机研制项目为背景,主要从以下几个方面对超高压水射流及水射流切割机进行了研究:超高压系统的增压原理及数学模型;在此基础上通过仿真的方法分析了影响系统压力波动的主要因素,并设计了超高压系统的电气控制电路及人机界面。五轴偏摆切割头的工作原理;基于FAGOR 8055数控系统的五轴四联动数控水射流切割机的硬件电路;FAGOR 8055数控系统内置的可编程逻辑控制器的控制程序。最后,为检验机床的性能,进行了相关的调试、性能测试以及切割实验,并对实验所中用的计算机辅助设计过程进行了介绍;通过显微镜观察切割样品,验证了切割断面比较光滑,切割质量较高,能满足精度要求不是很高的斜度切割以及一般的平面切割。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 引言  11-12
  1.2 水射流切割的发展概况  12-13
    1.2.1 国外发展概况  12-13
    1.2.2 国内发展概况  13
  1.3 数控水射流切割机的基本组成  13-14
  1.4 课题的研究意义  14-15
  1.5 本文研究的主要内容  15-17
第二章超高压系统  17-35
  2.1 增压系统  17-27
    2.1.1 增压原理  17-19
    2.1.2 超高压系统的数学模型  19-22
    2.1.3 基于SMULINK的超高压系统的仿真  22-23
    2.1.4 仿真结果讨论  23-26
    2.1.5 多增压器系统  26-27
  2.2 超高压系统的电控设计  27-33
    2.2.1 主电路及控制电路的设计  27-29
    2.2.2 PLC控制电路设计  29-33
  2.3 人机界面的设计  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章机床的结构及硬件电路设计  35-57
  3.1 二维数控平台  35-36
  3.2 偏摆切割头  36-39
    3.2.1 偏摆切割头的原理和功能  36-37
    3.2.2 偏摆切割头的主要技术参数和构成  37-38
    3.2.3 切向控制  38-39
  3.3 伺服系统  39-43
    3.3.1 伺服系统的选型  39-40
    3.3.2 伺服系统的控制方式  40-41
    3.3.3 ∑-Ⅱ伺服单元连接器的端子信号  41-43
  3.4 FAGOR 8055 CNC  43-47
    3.4.1 中央单元  43-46
    3.4.2 监视器和键盘  46-47
    3.4.3 8055 CNC的供电  47
  3.5 机床电气控制  47-56
    3.5.1 主电路及控制电路  49-50
    3.5.2 8055 CNC输入输出接口电路  50-53
    3.5.3 8055 CNC与伺服的接口电路  53-56
  3.6 本章小结  56-57
第四章数控系统的PLC控制  57-76
  4.1 FAGOR 8055数控系统PLC  57-61
    4.1.1 PLC程序的执行过程  58-59
    4.1.2 PLC程序的结构  59-60
    4.1.3 编程指令  60-61
  4.2 CNC-PLC通讯  61-65
    4.2.1 CNC逻辑输入和输出  61-63
    4.2.2 辅助功能M的传递  63-65
    4.2.3 通过PLC的特定标志显示CNC产生的错误及信息  65
    4.2.4 从PLC读/写CNC变量  65
  4.3 PLC编程  65-75
    4.3.1 程序的第一行  66
    4.3.2 符号的定义  66-68
    4.3.3 第一循环模块  68
    4.3.4 主模块  68-75
  4.4 本章小结  75-76
第五章系统调试  76-87
  5.1 伺服参数的设置  76-78
    5.1.1 功能选择参数的设置  76-77
    5.1.2 增益关系参数的设置  77
    5.1.3 PG分频比的设置  77-78
    5.1.4 顺序关系参数的设置  78
    5.1.5 用户参数的设置  78
  5.2 8055 CNC的参数设置  78-81
    5.2.1 通用参数设置  78-79
    5.2.2 轴参数设置  79-81
  5.3 轴的试运行及其优化  81-86
    5.3.1 轴的调试  81
    5.3.2 Y/V双轴同步调试  81
    5.3.3 机床原点搜索  81-82
    5.3.4 轴的行程限位(软限位)  82-83
    5.3.5 误差补偿  83-85
    5.3.6 射流对焦  85-86
  5.4 小结  86-87
第六章切割实验  87-96
  6.1 实验目的  87
  6.2 实验方案  87-88
  6.3 零件程序的生成  88-93
    6.3.1 群组编辑  88-89
    6.3.2 排版  89-90
    6.3.3 切割路径  90-93
  6.4 切割操作  93-94
  6.5 实验结果分析  94-95
  6.6 本章小结  95-96
第七章总结与展望  96-97
  7.1 本文工作总结  96
  7.2 展望  96-97
致谢  97-98
参考文献  98-101
攻读硕士期间发表的论文  101

五轴四联动数控水射流切割机的研究与电控设计

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