立式金属带锯床的设计与控制

2 立式金属带锯床
2 机械系统设计
2.1 金属带锯床的原理介绍
2.1.1 立式带锯结构原理 机床由机架、主传动、锯架、工作台、冷却机构、电气系统、进给系统和导向系统 等九个部分组成。 （1）机架：由底座、左右端支柱、侧支柱、两条导轨支架及外围护板等组成。
图 1­1 机床平面图
左右端支柱、侧支柱、导轨支架等，均焊固在底座上，结为一长方体筐架。各部件 局面安装在底座上。机架顶端固定着内、外工作台。两条导轨支架上平铺着经过表面加 工的钢轨，支承、并供锯架纵向往返滑移，实现快进、工进、快退，完成切割工作。
（3）进给机构：由交流变频电动机、控制板、减速箱、电磁离合器、支架、滚珠 丝杆及导轨支架等组成。锯架与滚轮机构用螺钉固为一体。电动机控制的传动链，驱动 横跨在两条导轨上的滚轮，使锯架获得无极调整的进给速度，数值可以在显示屏幕上显 示。
2.1 金属带锯床的原理介绍.................................................................................. 2 2.2 蜗杆传动设计 ................................................................................................. 3 2.3 轴的设计与校核 ............................................................................................. 8
4 电气系统设计 ................................................................................... 26
4.1 控制的基本要求 ............................................................................................ 27 4.2 PLC ................................................................................................................ 26 4.3 驱动器的选用 ........................Fra Baidu bibliotek...................................................................... 28
随着近年来我国国民经济的快速发展，带锯床逐渐开始普及，目前已有生产厂家通 过技术创新，研制开发了数控带锯床。目前我国锯床制造水平有了很大程度的提高，提 高的途径主要有锯床用户积极和科研院所联合，对已有的普通带锯床进行数控化改造； 锯床生产商利用可编程控制器实现锯床的自动化或采用其它改进措施；科研机构对锯床 做一定深度的理论研究，如哈尔滨理工大学的全自动带锯床的模糊控制系统的研究等。
5 结论................................................................................................... 29 附录 I 电气控制图 ............................................................................. 30 附录 II PLC 控制程序图.................................................................... 31 参考文献 ............................................................................................... 33 致 谢................................................................................................... 34
虽然我国制造水平虽有很大程度的提高，但众多的国内锯床生产厂家，总体又以中 低档产品居多，存在返修率高和锯口粗糙、加工范围较窄等问题。如包头某一钢铁公司 购置的一台大型锯床，投入使用不久就发生多起故障。由于设备生产商的检修费用较高， 用户又缺少必要的技术手段与资料，导致设备一直不能正常工作。但同样一台先进的德 国锯床使用达十几年却很少出故障，所以锯床返修率高的问题已成为制约许多国内锯床 企业发展的一个重要因素。另一制约因素是对于有色金属及特硬难加工材料的锯切往往 依赖于进口国外先进锯床。所以我国锯床产业急需提高制造档次，向着生产中、高档锯 床产品的方向发展。
Key words: vertical sawing ,machine automation ,PLC ，ball screw， electrical control
III 立式金属带锯床
目录
1 绪论.....................................................................................................1 2 机械系统设计 .....................................................................................2
1 立式金属带锯床
1 绪论
随着近年来我国国民经济的快速发展，带锯床也逐渐开始普及，目前已有生产厂家 通过技术创新，研制开发了数控带锯床。目前我国锯床制造水平有了很大程度的提高， 提高的途径主要有锯床用户积极和科研院所联合，对已有的普通带锯床进行数控化改造； 锯床生产商利用可编程控制器实现锯床的自动化或采用其它改进措施；科研机构对锯床 做一定深度的理论研究，如哈尔滨理工大学的全自动带锯床的模糊控制系统的研究等。 金属带锯床作为机械加工制造的第一道工序所需设各，其加工精度和自动化程度直接关 系到后续工序的效率和质量，加工精度需要进一步提高。采用先进的变频电动机驱动、 精密的滚珠丝杠传动和光栅定位方式，配以伺服控制的液压系统，由计算机自动在线监 控锯切全过程，锯条速度、进给速度、卡紧力均可做到任意设置、最优化组合，由此提 高锯床的加工精度。
3 传动部件的选择与校核计算 ............................................................ 13
3.1 X 轴传动部件的选择与校核计算.................................................................. 13 3.2 Y 轴传动部件的选择与校核计算.................................................................. 19
关键词：立式锯床 自动化 PLC 滚珠丝杠 电气控制
II 立式金属带锯床
ABSTRACT
Vertical metal band sawing machine for sawing machine structure design part, working table ball screw calculation part, electrical control system design. (1) mechanical design part: it has adopted two saw wheel a large sawing machine structure, to achieve the general material processing, on the shaft, saw wheel design is one one done checking, achieved in that saw effective work at the same time, the center components more compact. (2) table ball screw calculation part: the ball screw is table of core components, the ball screw calculation greatly ensure the work station work reliability. (3) the electrical system design part: due to using the stepping motor which is matched with the drive, so control is more reliable and stable, but also increase the pertinence. The superior selection of Mitsubishi PLC drive control, control is more stable and reliable, expansibility of. Band sawing machine with cutting speed, high precision, low loss characteristics of materials. In addition, metal band sawing machine adaptive plant, low power consumption, simple operation, easy maintenance and can carry out angle cutting, thus more and more widely applied.
3 立式金属带锯床
机构和从动锯轮 I。张紧油缸、滑块、从动锯轮均系在从动锯轮轴上。油缸拖动滑块在 滑座板内作上、下滑行，滑行全程 70MM，以适应调节不同长度的带锯条的使用。调节 三副螺钉，改变从动锯轮位置，从而达到从动锯轮与主动锯轮高精度的共面度和轴线平 行度。
锯架由固定在底座上的滚子导轨支持，有进给系统驱动锯架左右滑行，完成切削和 退刀运动。两端设有行程开关，用以控制锯架的极限行程。跟随锯架移动的电缆、液压 油管经拖链、锯架腔内进入配电板，机床整齐、美观、大方。
机架内、外设有护板，内护板接住工作台上流下的铁屑、冷却水，流放到容屑槽内。 （2）主传动：采用交流变频无极调速齿轮减速箱，主动锯轮固装在主传动主轴上 与变速箱伸出轴连接，驱动系在锯轮上的带锯条，可分别获得 12­60M/min 的切割线速 度。 锯架：锯架为组焊的弓形箱体。箱体侧面装有带锯条导向机构、操作台、操作面板。 箱体下部装有进给系统、滚轮机构、冷却系统。箱体内装有锯轮从动锯轮 I、从动锯轮 II、主动锯轮、张紧机构与控制元件、电气系统。 滑座板用三副套装的 M30、M16 螺钉与锯架主板连接。滑座板上装有带锯条张紧
I 立式金属带锯床
摘要
立式金属带锯床分为锯床机械结构设计部分、工作台滚珠丝杠计算校核部 分、电气控制系统设计部分。（1）机械结构设计部分：采用了两个锯轮的大型锯 床结构，能够实现一般材料的加工，对轴，锯轮都的设计都一一做了验算，实现 了在保证锯床有效的工作的同时，中心部件更紧凑。（2）工作台滚珠丝杠计算校 核部分：滚珠丝杠是工作台的核心部件，对滚珠丝杠的计算校核大大的保证了工 作台的工作可靠度。（3）电气系统设计部分：由于选用的是步进电机相搭配的驱 动器，所以控制更加可靠稳定，而且还增加了针对性。驱动器上级选用三菱 PLC 控制，控制更加稳定可靠，可扩展性更强。带锯床具有切割速度快、尺寸精度高、 材料损失小等特点。除此之外，金属带锯床适应性厂、动力消耗低、操作简便、 易于维护并可进行角度切割，因而获得了越来越广泛的应用。