高效带锯床的关键技术研究及应用开题报告

2.通过对带锯床锯切过程中重要部件振动特性的分析及抑振技术
的研究，对抑制带锯床的振动、改善锯切的状况有重要意义。
研究意义
课题研究的意义
3.通过研究锯切效率最大化的控制理论模型，并基于PLC实现带
锯床恒定锯切力锯切，对提高带锯床的锯切效率，提升带锯条 的使用寿命有重要的意义。
研究现状：带锯床锯切机理
研究现状
机床振动的检测和控制 S.K. Choudhury和M.S. Sharath设计了一个抑制机床振动的控制系统，它 通过测量刀具和工件之间的相对位移来检测振动，通过处理反馈给电磁驱 动器，驱动刀具的进给，并结合实际的实验对比，取得了减小振幅33%， 表面光洁度提高了22%的效果。
a.检测和控制系统
a.市场上各种PID调节器
选题背景
高效带锯床关键技术：
1.高效带锯床强力锯 切机理的研究。
2.研究带锯床锯切过 程中抑制振动技术。
3.数控技术实现恒锯 切力锯切，达到恒功 率作业，实现效率最 大化。
研究意义
课题研究的意义
1.通过高效金属带锯床强力锯切机理实验研究，研究锯切力、进 给力、进给速度、锯切速度等因素对锯切效率的影响，对高效 带锯床的设计有重要意义。
速度，实现等面积切削。
a.锯削受力图 b.仿真曲线 c.控制系统框图
研究现状
理论和实验两方面进行论证，最终提出了优化结构的措施。
a.有限元模型
b.有限元法模拟图
研究现状
有限元法在机床振动特性分析中的应用 西安交通大学的朱育权、千学明、林晓平通过ANSYS软件建立了1CL50机 床立柱的几何模型，分析了该立柱的各阶振型，并针对各阶振型优化机床 立柱的结构。
a.有限元模型
b.模态分析
选题背景
有限元法是现代CAE中一种重要的分析计算方法，目前已经有很多基于有限元法 的有限元软件，如ANSYS等，已广泛用于机械结构的静态分析、动态分析；研 究线性、非线性问题等。
a.机床横梁的模态分析
b.轮子的应力分析 c.客车车身骨架结构 的有限元分析
选题背景
目前自动带锯床控制机主要有：可编程控制器（PLC），单片机、
a.进给压力和工件截面 的关系曲线
b.流量反馈进给系统
研究现状
PLC在带锯床控制中的应用 丁时锋、李清香针对双立柱带锯机设计了基于PLC的自动控制系统和液压
控制系统，提高了锯切的效率。
b.液压系统原理图
a.双立柱液压带锯机
c.PLC系统状态转移图
研究现状
PID的应用及参数自整定 哈尔滨理工大学的杨明贵、张元、赵炎对带锯床锯切机理进行了研究，得 出锯切力是影响锯切效率的重要因素，并通过检测两夹紧钳口夹紧力的变 化量ΔF，将其反馈给他们设计的模糊PID控制系统，控制进给油缸的牵引
主要内容
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选题背景及研究意义
国内外研究现状
研究内容、技术路线
进度安排
主要参考文献
选题背景
金属带锯床（Metal band saw machine）是用于锯割各金属材料的 机床，适用的材料包括碳素结构钢、 低合金钢、高合金刚、特殊合金钢、 不锈钢、耐酸钢等，是机械加工行业 不可缺少的切割下料设备。
CNC（计算机数控系统）。 其中PLC以功能强劲、可靠性高、编程简单、价格低廉而尤为突出。
可编程控制器（PLC）是一类可编程的存 储器，用其内部存储程序，执行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数与算术操作等指令， 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类 型的机械或生产过程。
选题背景
PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历 史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。 PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而 成为应用最为广泛的控制器。
b.控制系统框图
研究来自百度文库状
PLC在带锯床控制中的应用
中南大学的曾芸在其硕士论文《卧式带锯床进给系统设计和研究》中对测
量进给量的变化、工件截面形状和尺寸变化对进给力的影响做了大量的工 作，通过测量进给油缸无杆腔的压力间接确定进给压力F，并设计了通过 进给压力F反馈，基于PLC逻辑控制，调节进给速度的液压系统。
在发达国家，带锯床已基本占锯切领域的主导地位。美国带锯床产量 达到国内锯床总产量的80%~90%；日本和德国采用带锯下料的工艺超 过了70%和50%。 中国已连续多年成为世界最大数控切割机床消费国和进口国， 2006～ 2010年期间，国内带锯床企业和一些外资带机床企业逐步扩大市场份额。
选题背景
半自动 带锯床
全自动 带锯床
德国贝灵 格全自动 带锯床
2002～2005年，进口数控带锯机床在中国数控切割机床消费中占62%，2010年 则为33%。 由此可见带锯床自动化将是未来的发展方向。而以40CrMo为例，国内带锯床的 锯切效率为70~80cm2/min，德国贝灵格的锯切效率可达430cm2/min，故提高锯 切效率，实现高精度锯切力的控制亦是未来的焦点。
b.振动控制前后检测到的振 动信号和表面轮廓对比
研究现状
机床振动的检测和控制 Dong-Hoon Kim、Jun-Yeob Song、Suk-Keun Cha等设计了一个颤振补偿 系统，从传感器检测刀具和材料之间的相对位移，然后通过算法估计补偿 值，达到自主控制颤振的目的。
a.振动测试装置 和测得的信号
长沙工业高等专科学校的李新和、唐植瑶研究了双金属带锯条锯削力的计算，
建立了带锯条刀齿模型、推出了锯削力计算的实验公式，并确定了公式中各 参数的意义和取值方法。
a.当量齿模型
b.切削抗力示意图
c.切削抗力计算公式
研究现状：带锯床锯切机理
Tae和Hee对斜向分齿带锯条的锯切抗力进行了实验研究，结合理论推导， 他们确定了锯切抗力的计算模型，首先是实验测试单个齿的锯切抗力，根 据齿的几何形状导出锯切抗力的公式，最终得到总的锯切抗力。
a.测力系统示意图 b.带锯锯齿分析
研究现状
有限元法在机床振动特性分析中的应用 M. Mahboubkhah，M. J. Nategh和S. Esmaei lzadeh Khadem对六杆并 联机床的工作台进行了动态特性分析，得出了其在自激振动下达到共振的 情况，接着采用有限元法对某种型号的六杆机床工作台进行响应分析，从