基于plc的自动金属表面抛光机设计.docx
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基于plc的自动金属表面抛光机设计.docx
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基于plc的自动金属表面抛光机设计
摘要
为了降低工件表面的粗糙度,使工件获得光亮、平整的表面,通常会利用化学、电化学或是机械作用,这用作用方法就是抛光。
抛光需要利用柔性抛光工具及抛光介质如磨料颗粒等对工件的表面进行加工修饰。
抛光在冶金及金属热处理等方面意义显著,还是进行金相观察与实验过程中不可缺少的一步。
在一些实验中,对抛光的质量要求较高,例如金相观察。
但是现在的抛光机多以抛光截面小、质量差的实验室小型较多,遇到大型截面的抛光需求就不能满足了。
为了更好的引用高倍和中倍观察研究铸坯的质量,则需设计一系列不同规格的抛光机来满足抛光需求。
为了解决上述需求,将设计一台适合抛光大截面的卧式抛光机作为课题。
本文依次介绍了抛光机的应用、特点、原理和抛光机的发展前景。
本文首先比较选择了整机的设计方案,尤其对工作台的驱动传动和主轴与抛光轮的连接进行了详尽的设计、比较和选择,接着介绍了箱体内各零部件的安排布局。
为了确保抛光机床的正常运行,文章还对零部件及传动系统的设计、选择和校核作了详细的说明和大量的计算。
文章最后简单介绍与设计了冷却系统。
关键词:
抛光;plc;方案设计;
Abstract
Polishingisaspecialmethodtoreducethesurfaceroughnessoftheworkpiecetoobtainabright,smoothsurface.Methodsincludetheuseofmechanical,chemicalorelectrochemicalaction.Modificationofthesurfaceoftheworkpiececanbemadeusingflexiblepolishingtoolsandabrasiveparticlesorotherpolishingmedia.Polishingisveryimportantformetallurgyandmetalheattreatment.Toobtainbettereffectofmetallographicobservationrequirementsofhighpolishingquality,Atpresent,thepolishingmachineismostlyusedinthelaboratory,andthepolishingpartissmallandthequalityispoor.Therefore,inordertomeettherequirementsofthequalityofpolishedplatetobetterstudythequalityoftheneedtodesignaseriesofnewpolishingmachine.Thistopicdesignsakindofpolishingmachinewhichissuitableforpolishinglargecrosssection.Thispaperintroducestheapplication,characteristicsandworkingprincipleofthepolishingmachine.Firstly,thedesignschemeofthewholemachineiscomparedandselected,includingthedesign,comparisonandselectionofthespindleandthewheelbetweentheconnectionofthetransmissionscheme.Inaddition,thelayoutofthepartsintheboxbodyisintroduced.Inthispaper,thedesignandselectionofthetransmissionsystemandthecomponentsaredescribedindetail.最后,对冷却系统进行了介绍和设计。
Keywords:
polishing;PLC;schemedesign;
目录
前言 3
1.1本文研究背景 3
1.2研究现状 4
二抛光机设计思想及方案确定 5
2.1设计要求 5
2.2金相试样抛光机整体方案的确定 6
2.2.1金相试样抛光机类型分析 6
2.2.2金相试样抛光机方案比较 6
2.2.3综合考虑选出最佳设计方案 7
三方案设计及电动机选用 8
3.1主电机与抛光轮的连接设计 8
3.2移动工作台与工作台电机间的连接设计 9
3.3电动机的选择 10
3.3.1主轴电机的选择 10
3.3.2工作台电动机选择 13
四结构设计及相关强度校核 19
4.1工件保持架的选择 19
4.2小齿轮的选择 20
4.3内齿圈的选择 21
4.4保持架、内齿圈、小齿轮组成的轮系中各齿轮运动速度的确定 21
4.5其他齿轮的选择 22
4.5.1齿轮1的选择 22
4.5.2齿轮2的选择 23
4.5.3齿轮3和齿轮4的确定 23
4.6轴承的选择及其参数 24
4.7电动机的选择 25
4.8轴的设计及强度校核计算 25
五金相试样抛光机调速部分设计 27
5.1显示面板的设计 27
5.2金相试样抛光机控制系统整体框架设计思想 28
5.3伺服电机的调速研究 29
结论 30
参考文献 31
前言
1.1本文研究背景
随着科学技术的迅速发展,机械工业的发展方向是高速、精密、自动。
机械行业与金属材料热处理的关系越来越密切,金属和材料热处理的问题也在机械产品的设计与制作中日益增加。
通过实践证明得出,为了能发挥出金属材料的性能,保证材料的良好加工工艺,节省材料降低成本,获得具有理想性能和高质量的零件,合理选择金属材料安排好热处理工艺路线是十分重要的一步。
实际生产过程中很多早期的变形、磨损、断裂等损坏,这都是由于选材的不合理或是热处理工艺的不妥,致使零件的性能达不到标准的技术要求。
金相的观察及研究可以对金属材料的结构和性能有更好的了解,所以要想进行金属材料研究获得清晰地金相图十分重要。
金属式样在经过取样、镶嵌、磨制、抛光、侵蚀等工序的精心制备后才能更好地观察到金属式样的内部结构。
金相式样的制备需要切割机、镶嵌机、磨/抛光机三个机器完成,第三步抛光决定了金属式样的质量,所以抛光这一步是十分重要的。
金属式样成为光滑镜面的最后工序是将经磨制产生的磨痕和变形的地方去掉。
化学抛光、电解抛光、机械抛光及复合抛光,这几种方法都是常见的试样抛光方法。
现阶段使用最广泛的抛光方法就是机械抛光,在工艺和操作方法正确的条件下保证试样质量和其他条件相同,机械抛光具有较高的抛光速率及可靠性,同样机械抛光机可提高式样的效率与质量,同时具有废品率低、成本低、经济效益高、质量高的优点。
1.2研究现状
研磨和抛光在国内外有很长的历史。
玉器的雕琢,铜镜的制作,眼镜望远镜显微镜、望远镜镜片的磨制等这都证明了其历史的悠久。
1360年的绘画和文艺复兴时期发明距今已经有几百年了。
现在的抛光水平已经不仅仅局限在大批生产的透镜和棱镜上了,光学镜面和精密度要求很高的高形状光学平晶、平行平晶以及不同曲率的球面工件也能够完成了。
在各种加工方法中,研磨和抛光是最精密的加工。
在发展过程中现有的加工要求会逐渐不满足需求,所以进行技术改造和开发新型的超精密研磨抛光技术就是刻不容缓的了。
现在许多技术产品都需要高精度,所以精密和超精密加工现在已经成为在国际竞争中取得成功的关键技术。
精密和超精密加工制造出来的仪器设备对发展尖端的技术和发展国防工业至关重要。
现代科技技术的前沿和明天技术的基础就是精密工程、微细工程和纳米技术。
现代机械工业要致力加强提高加工精度的主要原因是:
提高精度有很多好处比如产品的性能和质量的提高,稳定性和可靠性的提高等;促进了产品向小型化自动化发展,提高了零件生产效率。
超精密加工技术如今获得的重大进展使它成为了一种内容丰富的系统工程,不再局限于之前孤立的加工方法和单纯的工艺。
实现超精密加工,需要超精密的机床设备和刀具、超稳定的环境条件、需要运用计算机技术进行实时监测、需要及时反馈和补偿。
实现超精密加工需要把各个领域的技术成就集结起来。
根据国内外的超精密计技术发展趋势,再结合我国的实际情况,我国应开展以下五个方面的超精密加工技术基础研究:
1.超精密切削磨削的基本理论和工艺
2.超精密设备的精度,动特性和热稳定性
3.超精密加工精度检测及在线检测和误差补偿
4.超精密加工的环境条件
5.超精密加工的材料
国外在精密加工方面积累了喝多经验,对照我国实际情况来说,如果投入相当的人力物力来对精密和超精密加工技术进行研究与开发,我国将在八五和九五期间取得突破性进展,前期微米级加工技术稳定可以开始亚微米加工;后期亚微米级加工稳定并开始纳米级加工的实验研究。
在15-20年内可以达到发达国家目前的水平,某些单项技术也可以达到国家先进水平。
国内目前厂家的产品多为生产效率低、安全性差的手工操作为主。
多数抛光机存在着大大小小的问题,抛光盘为单盘或多盘的机型较多,冷却条件差有的只是水龙头有的甚至没有,抛光盘的转速不能改变等。
在冷却方面,如果不能进行冷却,那么试样表面就会很容易发热并且变灰,因持续增厚而形变扰动层,难免影响到快抛光好的试样。
金相试样在制作过程中要根据材料的不同性质来采取相应措施,抛光后的试样要满足表面光亮无磨痕的要求,在制作过程中不允许组织变形,石墨这类的软相要脱落,而碳化物这类的硬相要浮雕都是不行的。
比如在抛光铸铁试样时,为了缩短抛光时间,抛光过程中要不断的旋转。
抛光铝制试样时为了不出现变形层,需要采用较轻压力和400r/min的适当转速。
现在有的机型可以用数字显示转速,并且可以在1000r/min~50r/min范围内进行变频无级变速,但这种机型需要手动操作,难免凭手感不能控制好压力的大小,所以这种机型的效率、准确性、再现性都不能保证。
比如南京测控科学器材有限公司生产的变频调速抛光机,上海金相机械设备有限公司生产的PW-I金相试样抛光机都是这样的。
二抛光机设计思想及方案确定
2.1设计要求
金相试样抛光机在机械设计中有着和高的要求,精确度要高,运行过程要平稳,工作必须可靠,伺服性能还要好。
金相试样抛光机对传动机的要求也很多,穿的记得转动惯量要小才能更好地减小机械负载,减少对系统造成得不良影响,为了减少动力损失提高固频率增加稳定性还要有较大的刚度,另外阻尼还要合适。
同样,金相试样抛光机对控制系统也有很多要求,因为试样抛光过程中需要动力头带动夹具上升和下降实现压力增大和减小所以要能对压力进行控制;能够在夹具上产生与设定压力相应弹性力;夹具上的弹性力需要在磨抛一段时间后自动降低。
并且金相抛光机要对时间能进行控制,时间过长质量就不能保证,时间过短达不到质量。
由于不同材质的试样需要不同的抛光速度才能保证材料的真实组织,所以抛光机需要能控制抛光速度。
2.2金相试样抛光机整体方案的确定
2.2.1金相试样抛光机类型分析
按抛光原理可以将抛光分为机械、电解、化学、复合抛光四种。
现阶段应用最广泛的抛光方法是机械抛光。
机械抛光在正确工艺、操作方法下保证获得优质的试样和其他条件(如边缘保留及石墨和夹杂物保留等)的情况下与其他的抛光方法相比具有最高的
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