【正文】 統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 可編程序控制器（ programmable Logic Controller）是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 本文簡要的介紹了 YM3150E 型精密滾齒機的控制原理，并利用 PLC 對滾齒機進行改造，設計 PLC 控制系統(tǒng)，使?jié)L齒機的控制更加方便。 關(guān)鍵詞 ： 滾齒機，控制系統(tǒng)，機電一體化， PLC Reconstruction of YM3150E Precision Gear Hobbing Machine by PLC Abstract In recent years, as an important technology in Mechatronics, Programmable Logic Controller (PLC) products are more integrated, working faster and faster, more powerful in function, more and more convenient to use, especially in telemunications function implementation, it is easy to implement flexible processing and manufacturing systems, makes the PLC even more powerful. This article briefly describes YM3150E Precision hobbing machine control principle, and to use PLC to reform of the hobbing machine, PLC control system designed to enable gear hobbing machine control more convenient. Keyword： Hobbing Machine,Control System, Mechatronics, PLC 湘潭大學興湘學院 3 現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器 ，稱 Programmable ,是世界上公認的第一臺 PLC. 限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。此時的 PLC 為微 機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20 世紀 80 年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。 上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30～40%。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應用都得到了長足的發(fā)展。目前，我國自己已可以 生產(chǎn)中小型可編程控制器。 湘潭大學興湘學院 5 PLC 的組成及特點 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務 產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。PLC 可應用于單機控制、多機群控、生產(chǎn)自動線控制等。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當?shù)乃俣群图铀俣?，確保運動平滑。當過程控制中某一個變量出現(xiàn)偏差時 ,PID 控制算法會計算出正確的輸出 ,把變量保持在設定值上。通過窗口軟件，用戶可以獨自編程，由 PLC 送至 CNC 設備使用。作為實時控制系統(tǒng)，不僅 PLC 數(shù)據(jù)通信速 率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時的對策。功能模塊圖語言采用功能模塊圖形式，軟連接方式完成所要求控制功能，它可編程序控制器中到了廣泛應用，集散控制系統(tǒng)編程和組態(tài)時也常常被采用，它具有連接方便、操作簡單、易于掌握等特點，為廣大工程設計和應用人員所喜愛。它通過電氣觸 點的閉合和分斷來控制電路的接通與斷開，實現(xiàn)對電動機拖動系統(tǒng)的起動、停止、調(diào)速、自動循環(huán)與保護等自動控制 。液壓泵電機主要是提供液壓閥的壓力來潤滑機械等功能；冷卻電機提 供機械的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，使得機械的溫度不至于過高，控制在一定的范圍里；快速移動電機用于裝置的快速移動，提高非工作時段的效率，以提高整體的效率。一旦機床起動以后主電機控制系統(tǒng)自鎖則可以打開傳動箱門觀察齒輪潤滑情況，并且軸向運動有超行程保護開關(guān)為軸向超行程保護開關(guān)，切向運動有超行程保護開關(guān)為切向超行程保護開關(guān)對機床進行軸向和徑向運動的保護。 在刀架快速向下時，電磁閥 2DT 接通。 保護裝置 短路保護：本機床采用自動空氣斷路器，作為電源開關(guān)，并作為主電動機 2D 的保護電路。照明線路用 4RD 做 短路保護。 2XK、 4XK 是軸向超行程開關(guān)。所以必須把門關(guān)閉才行。以防觸電。 PLC 的選擇主要應從 PLC 的機型、容量、 I/O 模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 (2)安裝方式的選擇 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程 I/O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。 對于控制較復雜，要求實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔 PLC。 (5)系統(tǒng)可 靠性的要求 湘潭大學興湘學院 11 對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。掌握了它們也就初步掌握了 PLC 的使用方法，基本上就滿足開關(guān)量邏輯控制系統(tǒng)的編程了。 數(shù)據(jù)處理指令：如 S/R、 RST、 SFT、 MC/MCR、 PLS、 SFT、 CJP/EJP 等。 小結(jié) 在指導老師張高峰副教授的精心輔導下，經(jīng)過近一個學期的努力，基本完成了此次畢業(yè)設計的任務。 在此感謝我的指導老師和幫助我的老師們！ 湘潭大學興湘學院 13 致 謝 經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設計接近了尾聲，也意味著我大學四年的生活接近了尾聲。從課題的選題、開展到論文的撰寫、結(jié)稿，自始至終都得到了張高峰老師的悉心指導與熱情幫助。 最后，我還要謝謝我的大學同窗們，大學能認識你們，是我人生的一筆寶貴的財富。本文的 實驗 證 明 工具磨損模型并已 用 商業(yè)有限元（ FE）的代碼來預測刀具磨損。實驗取得了一致的硬質(zhì)合金刀具加工鋁合金 718 磨損模擬。加工硬化，可高達百分之 30 ，遇到的另一個問題是這些合金加工時，因為這可能導致在側(cè)翼面對嚴重的刀具磨損。在過去，試驗方法一直是主要 方式 。該方法已使用 于 鋼鐵，計算磨損率預測，從切割變量，和更新的工具移動節(jié)點的幾何形狀。要做到這一點不好 做 ，要同時與建模工具磨損，并在芯 片界面摩擦，因為這些現(xiàn)象是密切相關(guān)。這在以前沒有考慮刀具磨損模擬，那里的摩擦系數(shù)在模型的剪切工具界面摩擦片或由庫侖摩擦力一直不斷 形成。 磨損 的經(jīng)驗磨損率模型 [1416]，這是一個接觸壓力，相對速度和絕對溫度的函數(shù) 。 Usui 模型，其中一個常數(shù)項被添加到相對速度的振動，這是芯片中不存在形成的模型 而造 成的 。 切屑形成的有限元模型是使用商業(yè)軟件 MSC。兩種類型的熱 ， 假設通常用于機械切削模擬，即完全耦合絕熱加熱和熱機械計算。 在仿真模型中使用的工件的尺寸為 5mm 長度 的高度，并在仿 真模型 所使用的工具是 2 毫米長， 2 毫米高，其尖端半徑設置為 16 毫米測量后角和前角 61 01，切割速度為 米 /秒 ． 網(wǎng) 格 湘潭大學興湘學院 20 工 件的網(wǎng)狀圖中可以看出該網(wǎng)格調(diào)整技術(shù)，他使用了前四推進。用細網(wǎng)在周圍的物質(zhì)分離的工具提示。在這里，忽略了在 1 / s的 104 / s 時，室溫為 [18]和 102 之間幾乎為零 / s 和 105 / 300 集成電路 s 時）應變率的依賴性，一率略有（約 10％獨立分段線性塑性模型使用。 對未涂層硬質(zhì)合金刀具的材料特性被認為是不受溫度，并在表 1 中列 出 在這項工作中，使用三個不同的摩擦。使用的模型是： F1：在庫侖摩擦力模型指出，摩擦力是成正比的接觸壓力，通過摩擦系數(shù)。在其他地湘潭大學興湘學院 21 方的摩擦系數(shù)設置為 。具體的體積通量由于塑性功率給予 在這里， _Wp 是塑料的工作速度， r 是密度和 f 是工作的一小部分塑料轉(zhuǎn)化為熱量，這 時 設置為 1 轉(zhuǎn)換。這些熱量是從工件轉(zhuǎn)移，由于對流和傳導對環(huán)境輻射 的 忽視。 W3：磨損率模型 公式 （ 6）能夠占主導擴散磨損在較高的溫度。這次 B 參數(shù)值也用在這里，雖然在芯片的摩擦系數(shù)不同，形成的模式， 會 因為它現(xiàn)在就校準 而補償 。在 W3 的方程式（ 6）， E 被設定為 千焦耳 /摩爾。 第一步是固定的，因此 是 計算芯片的條件。幸運的是，通過降低熱容量的工具，它可以更快地達到平衡，在我們的例子中，這是 1500 年后獲得約遞增，見圖 . 5。 該工具磨損模型由一個有限元模型和切屑形成磨損模型作為子程序計算接觸點的磨損率，相應地修改工具幾何實施。一個節(jié)點的移動方向是基于在該節(jié)點接觸壓力的方向。 磨損計算是 1800 年開始增加，見圖 .5，在穩(wěn)態(tài)方面都 包括 力和溫度。因此，加速磨損過程是 通過 大約1 萬次的模擬模型。在每個轉(zhuǎn)彎長度為 12mm 的加工實驗。該實驗中使用的是切割寬度為 16mm 的 同一個三角形，無涂層的硬質(zhì)合金車削 刀具 。使用光學顯微鏡 對 芯片的形狀樣本進行了研究。這些測量是 Toponova 公司完成的（ ）使用白光干涉，例如 [27]的說明。 磨損模型簡介 在本節(jié)中，庫侖摩擦力模型（ F1）的使用和磨損模擬與實測剖面使用不同的磨損方程概況比較。減少磨損方程（ W2 參數(shù) B）更改輕微磨損配置模擬，由一個磨耗量更大 在 工具提示和移動的最大深度位置遠離 切向 。在這種情況下，與測量差距 很大 ，但是，仍然可觀。降低磨損方程（ W2 的溫度依賴性參數(shù) B）的變化在側(cè)翼 表示該 配置，而只有輕微的變化可以看出在側(cè)面 的刀 具 磨損 。 本節(jié)中的 Usui 方程式（ W1）用于整個 系統(tǒng) ，模擬文件使用不同的摩擦與實測剖面模型進行比較。事實上，這種模式 的最大 痕跡 發(fā)現(xiàn)有些磨損遠離工具 表面 ，而在刀尖磨損關(guān)聯(lián)稍好的測量。 考慮到在側(cè)翼面對穿，用庫侖摩擦力的模擬（ F1）低估了附近的刀尖磨損量，見圖9。 工具和材料的相對速度 在 工作中可以看到 10 個不同的摩擦模型。摩擦系數(shù)越大，越大 越 平穩(wěn)，非移動的材料和摩擦系數(shù)之間的模擬與量測進給力 與 良好的相關(guān)性必要的接觸長度。在溫度預測模型之間的差異小于大約 40，與剪切模型（ F2）預測兩個之間的溫度。但是，更 主要 的是，溫度小于 25 超過約四分之三的接觸帶， 從 0 到約 有所不同 。 湘潭大學興湘學院 26 在 本節(jié)中，模擬切削力，切屑厚度和接觸長度進行了比較與測量，見表 4。最大的差異在使用 Usui 的磨損模型（ W1）被發(fā)現(xiàn)在周圍的工具提示 0 至 100 毫米，如圖 .8。 11 和 12 顯示磨損面積恒定 時 溫度變化小于 25。在這三個地方的磨損模型，溫度和壓力分布變量沿前刀面似乎無法提供足夠的影響模型，通過實際觀察到的磨損形