贾亚雷[1]2004年在《自动精密切割机及其控制系统的研究》文中指出自动精密切割机主要用于金相试样的截取，也可用于各种材料的下料、切口等。在金属、陶瓷、矿物、岩石、复合材料、电子元件等固体材料的研究和质量检验领域内应用极为广泛。自动精密切割机的设计生产在国内尚属空白，随着我国科技水平的提高和WTO的成功加入，金相技术也将随着工业的发展而发展，金相制样设备面临着更大的机遇和挑战，实现制样的高精度、高质量高自动化已成为其发展的必然方向。 本文针对我国国情，研究了金相试样切割的技术理论，找出金相试样切割机发展面临的技术难题和技术关键，依据机电一体化的设计思想，对自动精密切割机的整体造型、机械结构和控制系统进行了分析设计，真正实现了机械与电子的结合。机械设计主要完成了对新机型主体部件和新型结构的理论探讨及设计计算，利用CAD技术进行自动绘图和参数优化，提高了系统机械部件的设计精度并缩短了设计周期；控制系统的核心采用单片机控制技术，控制简单，操作方便、安全，实现了设计的低成本和高自动化。 本文设计的自动金相试样切割机采用切割片固定不动，摆杆带动装夹好的试件摆动进行切割的方法，此种切割方式能最大限度的提高了切割机横向和纵向切割能力，使结构紧凑。设计采用双测喷嘴喷水技术进行冷却，具有良好的冷却效果，提高了切割机的制样质量，而且结构简单易于安装和调试。该切割机切割过程采用全封闭的切割方式，增强了系统的工作的安全性；除机械装置外，本文还研究了自动精密切割机的自动控制系统，该系统以AT89C52单片机为控制核心，人机界面采用独立式键盘和LED数码显示系统，键盘工作方式采用中断工作方式，显示为动态显示。系统还将步进电机细分技术引入自动精密切割机中，有效的提高了进给精度和系统的稳定性，保证了制样质量。试验表明：自动精密切割机设计新颖，性能可靠，在降低劳动强度的同时，提高了切割工作效率，促进了金相事业的发展，具有很高社会效益和经济效益。
彭鸿启[2]2008年在《小型精密切割机的研究》文中研究指明小型精密切割机主要用于金相试样的截取,也可用于各种材料的下料、切口等。广泛的应用于机械、冶金、汽车、航空航天等领域的金属、陶瓷、矿物、岩石、复合材料、电子元件等固体材料的研究和质量检验,是金相取样分析过程中的重要设备之一。小型自动精密切割机的设计生产在国内尚属空白,随着我国科技水平的提高和工业的发展,金相技术也将随之而发展,金相制样设备面临着更大的机遇和挑战,实现制样的高精度、高质量、高自动化已成为其发展的必然方向。目前,国内金相试样切割设备形式多样,以微处理器为基础的各种制样设备是金相制备先进技术的代表,但是自动化程度较低。为了满足行业的要求,促进金相事业的发展,需要设计高精度、高性能和操作方便的金相切割控制系统。国内切割机存在切割过程中可能出现走偏、无法准确定位等情况,导致无法有效保证切割精度。为了有效提高切割机的切割精度,对切割机的机械部分和电气控制部分都做了精心的设计。旨在使切割机定位精度达到8μm。本文采用软硬件结合的方法实现对金相切割机的控制。整个控制系统主要由两部分组成:PLC逻辑控制系统和触摸屏显示系统。主控制系统和显示/监控系统采用RS232C串行通信的方式完成切割控制全过程。主控系统采用OMRON CP1H PLC为控制核心,集中完成了限位I/O信号和上位机串口通信信号的接收,并根据PLC内部设计程序进行集中运算处理,实现了两台步进电机驱动器输出逻辑控制。为了提高切割精度的控制,系统中采用旋转编码器实现了切割材料的微量进给。系统的显示/监控部分选用的是Eview MT506L触摸屏可编程控制终端,采用人机交互界面编辑软件(EB500),设计友好的切割参数的输入和切割过程监控界面。通过触摸键可以输入所有和切割相关的量,比如:切割深度、切割速度、电流等,监控界面在切割的过程中可显示切割余量及切割过程中的切割参数等。系统设计了两种自由可选切割模式:直切、进叁退一。大大提高了切割机的切割能力自动化程度,使切割取样更加高效、快捷。为了方便使用者还设计了在线帮助系统,可以方便快捷的查询切割信息,真正实现了切割过程的人性化、智能化。
姜阳[3]2013年在《自动精密切割机及其控制系统的研究》文中提出文章针对我国国情,研究了金相试样切割的技术理论,找出金相试样切割机发展面临的技术难题和技术关键,依据机电一体化的设计思想,对自动精密切剖机的整体造型、机械结构操控系统进行了分析设计,真正实现了机械与电子的结合。机械设计主要完成了对新机型主体部件和新型结构的理论探讨及设计计算,利用CAD技术进行自动绘图和参数优化,提高了系统机械部件的设计精度并缩短了设计周期:控制系统的核心采用单片机控制技术,控制简单,操作方便、安全,实现了设计的低成本和高自动化。
熊佳[4]2008年在《水射流精密切割数控系统的研究》文中研究说明磨料水射流切割作为一种新型的冷态加工工艺,有传统加工无法比拟的优点,因而得到广泛应用。但随着对加工精度和速度要求的提高,传统水射流机床数控系统越来越不能满足要求。本论文对磨料水射流技术的原理及磨料水射流对材料的切割机理进行了研究。详细地分析了典型磨料水射流切割系统的各功能模块。针对传统水射流数控系统所存在的缺陷,提出了工控机(IPC)和可编程多轴控制器(PMAC)的方案,实现多功能水射流机床的数控。为实现精密运动控制,本论文采用了软、硬结合的二次插补,提高水射流数控机床的加工精度。论文提出了有效的速度修正控制算法,使水射流精密切割机床在加工速度改变时平滑过渡。利用PEWIN32软件调试选择合理的参数让系统得到较好的性能,在此基础上进行了运动仿真。经调试实现了水射流精密切割机床要求的运动控制功能。论文还对材料进行了精密切割实验,以此验证水射流加工技术的特点。本论文的成果对水射流数控机床的研究及应用具有重要的理论意义和实用价值。
李淑萍[5]2007年在《基于PMAC的慢走丝线切割机床数控系统的研究》文中研究说明电火花线切割加工是特种加工技术一个重要的研究方向,主要解决各种难加工材料和复杂形状零件加工的问题。开发慢走丝线切割控制系统主要有两个技术难点,一是脉冲电源,二是运动控制系统。其中,运动控制系统的研究与开发,对提高慢走丝线切割机的性能有很大作用,其运动控制系统的好坏直接影响到线切割的精确性和稳定性。本文综述了国内外慢走丝线切割机床的发展现状,从生产企业的角度,进行了需求分析,研发了四轴联动慢走丝线切割运动控制系统。本文的研究工作主要有以下叁方面的内容。1.结合慢走丝线切割机床的特点,确定了以IPC机为基础,以PMAC运动控制卡为核心的上下位机结构的硬件平台。其中IPC作为上位机完成控制系统的非实时任务,采用开放式运动控制器PMAC作为下位机完成实时的控制任务。分析了PMAC卡的内部结构、外部接口、伺服控制性能及使用方法。研究了运动控制器、伺服单元以及编码器的接口技术,实现了慢走丝线切割机的控制功能。2.在慢走丝线切割机床数控系统的软件开发中采用面向对象的程序设计语言Visual C++和模块化的编程方法,建立了便于用户操作的友好的人机交互接口界面。实现了伺服驱动系统的实时控制,程序译码解释、插补计算、系统管理、PLC程序的调用、状态数据的采集和显示以及用户参数的输入等功能。3.详细研究了PID控制算法,将PID控制算法用于伺服进给系统的控制,保证系统的可靠运行,并对系统动态性能和闭环运行的稳定性进行了分析和调试。基于PMAC的开放式数控系统不仅大大地简化了数控系统的开发周期,实现了资源的合理配置,而且系统开发者和机床用户今后还可以根据需求实时增减功能模块,将自己特殊的加工工艺、管理经验和操作技能纳入控制系统形成自己的产品特色。
崔满[6]2008年在《基于DSP的线切割机自适应控制系统的研究》文中认为电火花线切割加工技术具有切削力小,容易加工复杂、精密和高硬度零件的特点,因而在模具制造、刀具成型加工、难加工材料及精密复杂零件的加工中占有重要的地位。目前所用的电火花线切割机控制系统在自适应控制功能方面还存在着许多不足,本文针对电火花线切割机伺服进给控制和电源控制不适应变工况的问题,进行了伺服进给的自适应调节、变厚度工件的在线估测、电源参数的在线调节等方面的研究。本文介绍了电火花线切割机控制系统和加工控制理论的发展现状,讨论了现有电火花线切割机控制系统的不足,对可在线调节的控制参数进行了分析和选择,以DSP为微处理器,结合自适应控制理论进行了电火花线切割机控制系统的总体设计。将自适应控制理论应用于电火花线切割机伺服进给控制系统,将电火花放电状态中空载率和短路率的检测信息作为输入信息,实施对伺服进给的自适应控制,实现对伺服进给的宽范围快速调节,以实现对变厚度、变截面等变工况工件稳定、高效率的加工。分析讨论了电火花线切割加工过程中加工能量和蚀除面积之间的关系,得出了描述工件厚度、工作台位移量与放电时间之间关系的数学表达式,建立了适合高速走丝电火花线切割加工的工件厚度在线估测数学模型,用所建立的数学模型进行了仿真研究,提出了进行脉冲电源在线调节的方法,从而实现在变工况下电火花线切割机的自适应控制。以DSP为微处理器,对电火花线切割机自适应控制系统进行了总体设计,设计了相应的硬件和软件。自适应控制系统以DSP TMS320LF2407为核心,能够实现对检测信息和自适应算法的快速处理,具有掉电保护功能,可以通过软件方式和拨码开关对其资源进行任意配置,具有通用性好,可靠性高,使用方便等优点。
周庆龙[7]2008年在《电火花线切割机间隙状态控制系统研究》文中进行了进一步梳理电火花加工是适应生产和科技发展的迫切需要在近几十年来发展起来的一种特种加工,它要求其加工向高效率、高精度、智能化方向发展。电火花线切割加工是特种加工技术一个重要的研究方向,主要解决各种难加工材料和复杂形状零件加工的问题。对于电火花线切割加工来说,放电间隙控制技术是一项十分重要的技术,它的性能好坏直接影响到加工过程的稳定性和加工质量。在此研究背景下,本论文对电火花线切割机间隙状态控制系统进行了研究设计。本文通过阐述电火花线切割加工原理,对电火花线切割机间隙状态检测的现状进行了研究,并对间隙状态控制技术的发展及趋势进行了介绍,提出了电火花线切割机间隙状态控制系统的总体设计方案。本控制系统包括硬件和软件两大部分。控制系统的硬件设计了控制电路模拟电源部分、间隙平均脉宽电压检测电路、电压信号比较电路部分、AdD与D/A转换电路以及单片机AT89C51外围电路;详细介绍并分析了各电器元件组成及其相应芯片;介绍了ISA总线结构的特点。在软件方面,研究了线切割加工间隙状态控制算法,对间隙状态控制程序进行了设计;为解决本控制卡与上位机通信的问题,充分利用上位机的资源,设计了基于Windows 2000 WDM模型的线切割机间隙状态控制系统的驱动程序。
彭文[8]2007年在《全软件型板材激光切割数控系统的研究》文中研究表明激光切割是一种新兴的热切割方式,具有高精度、高效率、低污染等优点,已经成为热切割技术的发展热点之一。为了满足激光切割装备的自动化、高精密化和控制方式数字化等要求,本文在上海市科委光科技重大专项项目支持下,研究与开发了具有自主知识产权的板材激光切割数控系统软件,以满足我国激光切割技术的发展要求。本文在分析比较目前常用的基于PC的数控系统体系结构和操作系统实时性的基础上,采用了基于ServoWorks数控系统平台的全软件型数控系统体系结构,并对系统进行了多任务调度分析和数据转换分析,为切割机数控系统各功能模块协调、高效工作奠定了良好的基础。开发了功能较为齐全的切割机数控系统软件,并针对激光切割的特殊工艺,研究了数控加工路径自动生成的方法,包括回退、故障恢复和列表点曲线的切割路径自动生成。丰富了切割机数控系统的功能,提高了激光切割装备的自动化水平。分析了切割机数控程序的图形自动编程方法,详细讲述了参数化图形库、手工套料和DXF文件的解析与转换叁个图形自动编程功能模块的原理和设计与实现的方法,缩短了编制零件加工程序的周期。探讨了激光加工参数对切割质量的影响,分析了切口的能量分布模型,根据切割过程中的能量平衡方程建立了功率密度最佳化的功率-速度匹配模型,开发了数控系统的功率控制模块,将激光功率自适应控制功能集成到板材激光切割数控系统上。最后,对课题研究内容进行了总结与展望,希望可以对激光切割数控系统的深入研究与开发提供一定的借鉴作用。
彭思齐[9]2012年在《LED基片专用摇摆式数控多线切割机系统控制研究及应用》文中提出LED基片专用摇摆式多线切割机是半导体照明产业中衬底切片的专用装备。衬底材料的切片质量好坏直接影响LED后续加工步骤。传统多线切割机的切割对象为莫氏硬度5左右(金刚石的莫氏硬度为10)的水晶和硅片,LED衬底材料主要采用蓝宝石和碳化硅,这两种材料的莫氏硬度都在9以上,传统多线切割机切割效率低,甚至切不动,必须使用LED专用多线切割机。而LED多线切割机被日本和瑞士企业垄断,成为制约我国LED产业发展的瓶颈。LED多线切割机在系统功能结构、控制策略、自动化程度等几个方面与传统多线切割机有较大区别和提升。本文以传统多线切割机为参照对比,以LED多线切割机项目研发过程中的关键技术难点为主线,对LED多线切割机数控系统关键技术进行深入研究。(1)阐述课题研究的背景和意义；依据项目开发要求,研究LED衬底基片多线切割机和与之相关的几项关键控制技术的国内外研究状况,论述数控多线切割技术的发展趋势；介绍LED衬底基片多线切割机控制技术基础；概括作者承担的科研任务以及本文主要研究内容。(2)分析传统多线切割机的机械结构和原理,得出传统多线切割机高速切割LED材料时切割效率低和切割质量不稳定的原因。针对传统多线切割机的缺点,提出用金刚石线+冷却液切割模式替代钢丝线+砂浆模式,解决磨料游离的问题；设计一种摆动装置的机械结构,克服传统多线切割机p值不恒定的缺点。同时增加自动绕线机构和放线侧排线器,得到LED多线切割机机械机构。根据LED切片的要求和特点,设定LED多线切割机总体性能指标,设计系统整体与各个模块的电气和控制系统。分析了LED多线切割机控制的重点和难点(3)针对常规张力控制在LED多线切割机系统中精度不高,非线性干扰系统不稳定的问题,提出干扰观测的线性H∞张力控制算法。该算法充分考虑系统中具有子系统模型的动态干扰和未建模动态干扰以及参数和结构的不确定性引起的误差,并给出解决方案。研究线性H∞控制系统的稳定性,并在系统稳定的条件下,利用Chelosky分解方法,得到动态方程的解,大幅提高系统响应速度。样机的实验结果表明该系统具有系统张力波动小,稳定性能好,断线率低的特点。(4)分析机械结构改进后出现的多轴同步控制难点,根据其固有的特点,充分利用模糊控制鲁棒性强和迭代学习控制精度高的优点,同时避免模糊控制稳态精度不高,迭代学习控制对参数变化敏感的缺陷,提出模糊迭代学习控制方法。通过实验对比了模糊控制和模糊迭代学习控制算法的运行结果,证明模糊迭代学习控制算法的有效性。(5)详尽分析机器结构和功能发生变化之后的自动绕线控制要求。根据系统控制要求,对主流的主从同步控制算法进行改进,得到主从-位置控制算法。相对单一的主从控制算法,主从-位置控制算法减少了控制层次,缩小延时,有一定的进步意义。针对主从-位置算法的局限性,建立LED多线切割机自动绕线的数学模型,提出一种并联差分耦合控制算法,并对其有效性进行证明。并联差分耦合控制算法建立系统线速度同步和角速度同步的统一模型,综合相邻交叉耦合控制和偏交叉耦合控制的优点；在与主从-位置控制算法的对比试验中,控制精度高,响应速度快,效果良好。(6)传统多线切割机往往凭借经验设定多线切割机的系统线速度、张力以及工件台速度等参数,且参数一旦设定,整个切割过程中保持不变。依赖经验的操作自动化程度低,且不一定是最佳选择,切割参数固定不变未必效率最高。通过试验找出上述叁项参数对于切割效率的定量关系,并根据其关系建立数学模型,提出切割时间最优控制。试验对比证明该控制算法能够提高生产效率,且本文的试验结果和控制方法对传统多线切割机同样有效。通过切片试验结果和数据对比分析,表明整机具有切片精度高,稳定性好的特点。本课题成功开发一款LED多线切割机产品,整机性能指标达到预期目标,该新产品已于2011年投入市场应用。本文研究的LED多线切割机的几项核心控制技术,对数控多线切割机系列化装备的研制具有重要意义,同时对工业领域相关控制课题的研究具有重要的借鉴作用和参考价值。
谢楚雄[10]2014年在《不锈钢薄壁管切割系统研究》文中指出不锈钢薄壁管安全可靠、卫生环保、经济适用,在工程中的应用越来越多。不锈钢薄壁管切割机主要作用是不锈钢薄壁管切割,同时完成切口去毛刺的功能,但它的设计生产在国内尚属空白。设计一种成本低廉、精度高,结构简单的高速薄壁管切割装置产品,对于推动不锈钢薄壁管的广泛使用率具有重要意义。本文针对切割工况要求,研究了不锈钢薄壁管切割机的技术理论,找出了不锈钢薄壁管切割机发展面临的技术关键与技术难题,依据机电一体化的设计思想,对不锈钢薄壁管切割的控制系统和机械结构进行了分析设计,真正实现了机电一体化。不锈钢薄壁管切割机的机械设计主要进行了整体系统及系统主部件的理论探讨及设计计算。设计中利用CAD技术进行绘图与参数优化,提高了整机系统机械部分的精度并且缩短了设计周期。控制系统的核心采用PLC控制技术,实现了切割系统的自动化,降低了生产成本。本文设计的不锈钢薄壁管切割机采用液压缸夹具,丝杠传动锯片进行切割的方案,该方案能最大限度提高切割机的切割精度和切口质量。本设计采用液压缸卡具对不锈钢薄壁管装夹,具有良好地装夹效果,同时结构简单易于安装。根据不锈钢薄壁管切割时的毛刺形成机理,设计一种了新型去毛刺设备,能实现良好的去毛刺效果。除机械装置外,本文还研究了控制系统。针对不锈钢薄壁管液压卡具特点,本文采用BP神经网络PID控制技术控制液压缸的动作。通过对系统数学建模与MATLAB仿真,验证了BP神经网络控制器在不锈钢液压卡具控制中的良好效果。在实验样机上实现了薄壁钢管切割过程自动装卡的控制,能快速、无损卡住厚度为0.8mmm薄壁管。系统主控制系统以PLC为控制核心,配合将步进电机、驱动器、光栅传感器等元件,实现了不锈钢薄壁管加工的自动化生产。进行整机调试与实验,实验表明：不锈钢薄壁管切割机运行稳定且精度高,实现了切割与去毛刺两道工序的自动化,降低了劳动强度,提高了工作效率。对于不锈钢切割技术的发展,具有较高的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]. 自动精密切割机及其控制系统的研究[D]. 贾亚雷. 河北农业大学. 2004
[2]. 小型精密切割机的研究[D]. 彭鸿启. 河北农业大学. 2008
[3]. 自动精密切割机及其控制系统的研究[J]. 姜阳. 湖南农机. 2013
[4]. 水射流精密切割数控系统的研究[D]. 熊佳. 西华大学. 2008
[5]. 基于PMAC的慢走丝线切割机床数控系统的研究[D]. 李淑萍. 苏州大学. 2007
[6]. 基于DSP的线切割机自适应控制系统的研究[D]. 崔满. 武汉理工大学. 2008
[7]. 电火花线切割机间隙状态控制系统研究[D]. 周庆龙. 南昌大学. 2008
[8]. 全软件型板材激光切割数控系统的研究[D]. 彭文. 上海交通大学. 2007
[9]. LED基片专用摇摆式数控多线切割机系统控制研究及应用[D]. 彭思齐. 湖南大学. 2012
[10]. 不锈钢薄壁管切割系统研究[D]. 谢楚雄. 浙江师范大学. 2014
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