牛头刨床课程设计(M)

2024-04-18

牛头刨床课程设计(M)（精选6篇）

篇1：牛头刨床课程设计(M)

课程设计格式要求

1、封面及标题（题目名称）、年级、专业、班级、姓名和学号、指导老师。标题应能概括整个论文最重要的内容，言简意赅，引人注目，一般不宜超过20个字。（牛头刨床设计说明书）

2、目录。既是论文的提纲，也是论文组成部分的小标题，应标注相应页码。

3、引言（或序言）。说明本论文的目的、研究方法、成果和结论。尽可能保留原论文的基本信息，突出论文的创造性成果和新见解。而不应是各章节标题的简单罗列。引言以500字左右为宜。

4、正文。是论文的主体。

5、结论。论文结论要求明确、精炼、完整，应阐明自己的创造性成果或新见解，以及在本领域的意义。

6、参考文献。

（参考文献是期刊时，书写格式为：

[编号] 作者、文章题目、期刊名（外文可缩写）、年份、卷号、期数、页码。参考文献是图书时，书写格式为：

[编号] 者、书名、出版单位、年份、版次、页码。）

二

1.纸张型号：A4纸，10页以上。

2、论文格式的字体：各类标题（包括“参考文献”标题）用粗宋体；作者姓名、指导教师姓名、图表名、参考文献内容用楷体；正文、图表中内容、页眉、页脚、页码中的文字用宋体；英文用Times New Roman字体。

3、字体要求：

（1）论文标题2号黑体加粗、居中。

（2）填写姓名、专业、学号等项目时用3号楷体。

（3）目录另起页，3号黑体，内容为小4号仿宋，并列出页码。

（4）正文文字另起页，论文标题用3号黑体，正文文字一般用小4 号宋体，每段首起空两个格，单倍行距。

（5）正文文中标题

一级标题：标题序号为“

一、”，4号黑体，独占行，末尾不加标点符号。

二级标题：标题序号为“

（一）”与正文字号相同，独占行，末尾不加标点符号。三级标题：标题序号为“ 1.”与正文字号、字体相同。

四级标题：标题序号为“（1）”与正文字号、字体相同。

五级标题：标题序号为“ ① ”与正文字号、字体相同。

（11）参考文献：另起页，内容为5号宋体。

4、纸型及页边距：A4纸(297mm×210mm)。

5、页边距：上20mm，下15mm，左25mm，右20mm。

6、正文页数：10页及以上。

篇2：牛头刨床课程设计(M)

授课老师：方跃法学生：刘斌臣班级：机电1013 学号：10223067

一、概述 §1.1、摘要,课程设计的题--------§1.2.、课程设计的任务和目的-----------------------------§1.3、课程设计的要求--------§1.4、课程设计的数据--------

二、运动分析及程序

§2.1、拆分杆组-----------------§2.2、方案分析-----------------§2.3、程序编写过程-----------§2.4、程序说明-----------------§2.5、C语言编程及结果-----§2.6、位移，速度，加速度图------------------------------§2.7、working model仿真截图

四、小结--------

五、参考文献--

一、概述

§1.1．摘要

中文摘要:牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量使设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。

英文摘要:Shaper main drive the driven mechanism is the plough head, in the design of the main transmission

mechanism of stroke have Quick-Return Movement Characteristics, and good dynamic characteristics.Try to make the design of the structure is simple, practical, can achieve a very good transmission function.此次课程设计的题目是：研究牛头刨床的运动特性 §1.2．课程设计的任务和目的1）任务：导杆机构进行运动分析； 2导杆机构进行动态静力分析；通过对牛头刨床的运动和特性分析，掌握基本研究机械的能力

2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。§1.3．课程要求

牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。二．运动分析及程序（机械简图如下）

§2.1拆分杆组

该六杆机构可看成由Ⅰ级机构、一个RPRⅡ级基本组和一个 RRPⅡ级基本组组成的，即可将机构分解成图示三部分。

§2.2这种机械形式的分析及其评价：

1、机构具有确定运动，分析可知N=5，Pl=7,Ph=0,所以自由度

F=3*5-(2*7+0)=1,曲柄为机构原动件。

2,通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动,实现切削功能，能满足功能要求.且滑块行程可以根据杆长任意调整；

3,工作性能, 工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求, 摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数K的要求；

4,传递性能, 机构传动角恒为90度，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大； 5,动力性能 ,传动平稳，冲击震动较小.6,结构合理性,结构简单合理,尺寸和重量也较小,制造和维修也较易.7,经济性，无特殊工艺和设备要求,成本较低.§2.3程序编写过程

如图所示，建立O4-xy坐标系，并确定O2、A、O4、B、C编号分别为1，2（3），4，5，6，选定参考点7。根据已知条件（本课题选定数据），令：X(O2)=X(1)=0,Y(O2)=Y(1)=430,X(O4)=X(4)=0,Y(O4)=Y(4)=0, X(7)=0,Y(7)=810，编写主程序。

1）为计算出Ⅰ级机构上A点的位置及运动参数，应调用Mcrank子程序，在此之前应确定子程序的形参i,j,a,b,此机构中,i=1,j=1,a=1,b=1；

2）为求出构件3上B点的位置及运动参数，应调用Mrpr子程序，在此之前应确定子程序的各形参赋值,此机构中,i=2,j=3,k=4,此时，又已知数据有，L(2)=L(4)=0,L(3)=810.其他参数b,c,d,e分别是2，3，4，5； 3）为求出滑块上C点的位置及运动参数，应调用Mrrp子程序，在此之前应确定子程序的各形参赋值,此机构中,i=5,j=6,b=5,c=6,r=a=7,m=1； §2.4程序说明

1）对程序中不赋值的变量，计算机自动取0值，如滑块6与x轴的夹角在调用Mrrp之前不赋值，按0计算；

2）用曲柄得角位置φ1作循环变量，计算出它在360°之内的变化情况，循环步长取30°，只取小数点后两位。

3)程序依托公式：由该机构的两个矢量封闭形

s3cos3l1cos1s3sin3l6l1sin1l3cos3l4cos4sE0l3sin3l4sin4l6

将位移方程对时间取一次导数得速度矩阵

未知量可求 cos3sin300s3sin3s3cos3l3sin3l3cos300l4sin4l4cos40s3l1sin103l1cos111400vE0cos3sin300s3sin3s3cos3l3sin3l3cos300l4sin4l4cos40s303140Es3sin33sin3s33cos3s

3cos33cos3s33sin3将位移方程对时间取二次导数，0l33cos3得加速度矩阵 0l33sin3 l11cos1

 l11sin110  0

§2.5源程序及计算结果 1）程序

#include“stdio.h” #include“stdlib.h” #include“math.h”

const double PI=3.14159;double L[10];

double X[10],Y[10];double V[10],U[10];double A[10],B[10];

double F[10],W[10],E[10];double S[10],C[10];double Sgn(double Xin){double Resf;

if(Xin>=0)Resf=1.0;if(Xin<0)Resf=-1.0;return Resf;}

double Angle(double Xin,double Yin){double Resf;

if(fabs(Xin)>1e-10){Resf=atan(Yin/Xin);

Resf=Resf-(Sgn(Xin)-1)*PI/2;} else

{Resf=PI/2;

00l44cos4l44sin40s303040vEResf=Resf-(Sgn(Yin)-1)*Resf;}

return(Resf);}

void mcrank(int i,int j,int a,int b,double F9){ F[j]= F[j]+F9;S[i]=L[i]*sin(F[j]);C[i]=L[i]*cos(F[j]);X[b]=X[a]+C[i];Y[b]=Y[a]+S[i];

V[b]=V[a]-W[j]*S[i];U[b]=U[a]+W[j]*C[i];

A[b]=A[a]-W[j]*W[j]*C[i]-E[j]*S[i];B[b]=B[a]-W[j]*W[j]*C[i]+E[j]*S[i];}

int mrpr(int i,int j,int k,int b,int c,int d,int e, int m,double Res[3]){ double A0,B0,C0,X1,Y1,F1,Ar,Ak;double G1,G4,G5,G6,s1,v1,a1;A0=X[b]-X[d];B0=Y[b]-Y[d];C0=L[i]+L[k];

G1=A0*A0+B0*B0-C0*C0;if(G1<0)return(0);s1=sqrt(G1);X1=C0-B0;Y1=A0+m*s1;F1=Angle(X1,Y1);

if(F1

PI||F1<0)F[j]=2*(F1+Sgn(X1)*PI);if(fabs(F1)<0.001)F[j]=2*PI;S[i]=L[i]*sin(F[j]);C[i]=L[i]*cos(F[j]);S[k]=L[k]*sin(F[j]);C[k]=L[k]*cos(F[j]);S[j]=L[j]*sin(F[j]);C[j]=L[j]*cos(F[j]);X[c]=X[b]-S[i];Y[c]=Y[b]+C[i];

X[e]=X[c]+C[j]-s1*cos(F[j]);Y[e]=Y[c]+S[j]-s1*sin(F[j]);

G6=(X[b]-X[d])*cos(F[j])+(Y[b]-Y[d])*sin(F[j]);

W[j]=((U[b]-U[d])*cos(F[j])-(V[b]-V[d])*sin(F[j]))/G6;

v1=((V[b]-V[d])*(X[b]-X[d])+(U[b]-U[d])*(Y[b]-Y[d]))/G6;V[c]=V[b]-W[j]*C[i];U[c]=U[b]-W[j]*S[i];

V[e]=V[d]-W[j]*(S[j]-C[k]);U[e]=U[d]+W[j]*(C[j]+S[k]);

G4=A[b]-A[d]+W[j]*W[j]*(X[b]-X[d])+2*W[j]*v1*sin(F[j]);G5=B[b]-B[d]+W[j]*W[j]*(X[b]-X[d])-2*W[j]*v1*cos(F[j]);E[j]=(G5*cos(F[j])-G4*sin(F[j]))/G6;a1=(G4*(X[b]-X[d])+G5*(Y[b]-Y[d]))/G6;Ar=a1;

Ak=2*W[j]*v1;

A[e]=A[d]-E[j]*(S[j]-C[k])-W[j]*W[j]*(C[j]+S[k]);B[e]=B[d]+E[j]*(C[j]+S[k])-W[j]*W[j]*(S[j]-C[k]);Res[0]=s1;Res[1]=v1;Res[2]=a1;return(1);}

int mrrp(int i,int j,int b,int c,int r,int m){ double B0,C0,Z1,S1,X1,Y1,F1;double Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,A1,V1;

B0=2*(X[r]-X[b])*cos(F[j])+2*(Y[r]-Y[b])*sin(F[j]);S[j]=L[j]*sin(F[j]);C[j]=L[j]*cos(F[j]);

C0=pow((X[r]-X[b]),2)+pow((Y[r]-Y[b]),2)+ pow(L[j],2)-pow(L[i],2)-2*(X[r]-X[b])*S[j]+2*(Y[r]-Y[b])*C[j];if(B0*B0-4*C0<0)return(0);Z1=sqrt(B0*B0-4*C0);S1=(-B0+m*Z1)/2;

X[c]=X[r]+S1*cos(F[j])-S[j];Y[c]=Y[r]+S1*sin(F[j])+C[j];X1=X[c]-X[b];Y1=Y[c]-Y[b];F1=Angle(X1,Y1);F[i]=F1;

S[i]=L[i]*sin(F[i]);C[i]=L[i]*cos(F[i]);

Q1=V[r]-V[b]-W[j]*(S1*sin(F[j])+C[j]);Q2=U[r]-U[b]+W[j]*(S1*cos(F[j])-S[j]);Q3=S[i]*sin(F[j])+C[i]*cos(F[j]);

W[i]=(-Q1*sin(F[j])+Q2*cos(F[j]))/Q3;V1=-(Q1*C[i]+Q2*S[i])/Q3;V[c]=V[b]-W[i]*S[i];U[c]=U[b]+W[i]*C[i];

Q4=A[r]-A[b]+C[i]*pow(W[i],2)-E[j]*(S1*sin(F[j])+C[j])-pow(W[j],2)*(S1*cos(F[j])-S[j])-2*W[j]*V1*sin(F[j]);

Q5=B[r]-B[b]+S[i]*pow(W[i],2)+E[j]*(S1*cos(F[j])-S[j])-pow(W[j],2)*(S1*sin(F[j])+C[j])+2*W[j]*V1*cos(F[j]);

A1=(-Q4*C[i]-Q5*S[i])/Q3;

E[i]=(-Q4*sin(F[j])+Q5*cos(F[j]))/Q3;A[c]=A[b]-E[i]*S[i]-C[i]*(W[i],2);B[c]=B[b]+E[i]*C[i]-S[i]*(W[i],2);return(1);}

void main()

{int ii,index,iFlagea,iFlageb;

double p1,F9,Res[3],N1,K,M,N,P,T,R;p1=PI/180;L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;X[1]=0;Y[1]=350;N1=64;X[4]=0;Y[4]=0;X[7]=0;

printf(“L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;n”);

printf(“F[1]DEG

X[6]mm

Y[6]mm

V[6]m/s

A[6]m/s^2n”);T=sqrt(Y[1]*Y[1]-L[1]*L[1]);P=T*L[3]/Y[1];R=(L[3]-P)/2;Y[7]=L[3]-R;W[1]=-N1*PI/30;M=L[1]/Y[1];K=asin(M);

F9=0;F[1]=-PI+K;mcrank(1,1,1,2,F9);

iFlagea=mrpr(2,3,4,2,3,4,5,1,Res);if(iFlagea==0)

printf(“Because of wrong data,the Caculation failedn”);F[6]=0;

iFlageb=mrrp(5,6,5,6,7,1);N=X[6];X[1]=-N;

Y[1]=-Y[7]+Y[1];X[4]=-N;Y[4]=-Y[7];X[7]=-N;Y[7]=0;

for(ii=0;ii<=12;ii++)

{F[1]=-PI+K+ii*(-30)*p1;F9=0;

mcrank(1,1,1,2,F9);

iFlagea=mrpr(2,3,4,2,3,4,5,1,Res);if(iFlagea==0)

printf(“Because of wrong data,the Caculation failedn”);F[6]=0;

iFlageb=mrrp(5,6,5,6,7,1);if(iFlageb==1)

printf(“%8.2f,%8.2f,%8.2f,%8.2f,%8.2fn”,-(F[1]-K+PI)/p1,X[6],Y[6],V[6]/1000,A[6]/1000);else printf(“Because of wrong data,the Caculation failed!n”);}

getch();}

2）计算结果

L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;

F[1]DEG

X[6]mm

Y[6]mm

V[6]m/s

A[6]m/s^0.00，0.00，0.00，-0.00，7.69

30.00，17.89，0.00，0.42，5.4160.00，61.37，0.00，0.67，2.96

90.00，118.51，0.00，0.78，0.71

120.00，180.27，0.00，0.78，-1.17 150.00，237.76，0.00，0.67，-2.50 180.00，280.99，0.00，0.41，-3.50 2 10.00，298.28，0.00，-0.00，-4.88 240.00，275.04，0.00，-0.62，-6.73 270.00，200.09，0.00，-1.25，-4.27 300.00，97.78，0.00，-1.23，4.18 330.00，23.38，0.00，-0.63，8.41 360.00，0.00，0.00，-0.00，7.69

§2.6、滑块6的位移，速度，加速度随转角变化曲线其位移，速度，加速度随转角变化曲线如图所示：

§2.7working model仿真位移、速速、加速度截图

位移：

速度：

加速度：

四、小结

通过这次课程研究，我有了很多收获。首先，通过这一次的课程研究，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。对平面连杆机构和凸轮有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学们激烈讨论，最终完美的实现了预期的目的，也对这次经历难以忘怀。

其次通过这次课程研究，对牛头刨床的工作原理及其内部个传动机构以及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初步详细精确话的了解，这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。

五、参考文献

篇3：浅析牛头刨床的双向刨削结构设计

在实际生产中, 刨削加工所占比重逐渐减少, 主要因为传统的牛头刨床回程为空行程, 耗时耗能。经过作者改进后的刀架结构依然利用原有刀具技术实现双向加工, 有效地避免了回程时的浪费, 在原有基础上效率提高1倍以上。此时传统牛头刨床采用的具有慢进快退的滑块摇杆机构已不再适合, 经对比研究, 作者采用改进后液压系统提供动力, 降低油温, 减小换向冲击, 实现了匀速、恒力的刨削加工, 降低能耗, 给社会带来良好的经济效益。

本设计主要有两大创新点:①在刀具不做较大改进, 使用现有刀具技术的情况下, 改变刀架结构, 在刀架的两测各装1把刨刀, 实现双向刨削加工。②采用液压传动, 平稳换向, 为加工提供了稳定、匀速的切削环境。

1 刀架的双面创新设计

在刨刀刀架两侧各装1把刨刀, 双刀交替工作, 王凤兰等[1]曾设计出双向刨削刀架, 但这种刀架设计只是简单实现双刀的交替式刨削, 两刀的相对位置无法调节, 交替刨削中两刀受力不等, 刨削深度较大的刨刀磨损更快, 影响工件表面质量和加工稳定性;凸轮机构抬刀结构复杂。设计思路如图1所示。

本设计中两刀架分别采用铰链连接, 独立交替工作。进程中刀架2背面与主刀架完全贴合, 铰链受力较小, 工作更加稳定。刀架1由弹簧弹起, 结构简单且不划伤工件表面。同理回程中刨刀1工作, 刨刀2由弹簧弹起, 两刀独立交替实现连续刨削加工。

调整螺栓可以单独调节刀架2的升降。在刀具安装时取下弹簧, 两刀安装紧固后, 使之背部完全与主刀架贴合, 通过调整螺栓微调刀架2的高度, 使两刀保持相等高度。

2 液压双向驱动

不管是滑块摇杆机构, 还是其他四杆机构的演化形式, 都不能把电机的旋转运动转化为平稳、匀速的直线往复运动。齿轮齿条机构虽可以实现, 但由于刨削加工切削冲击力很大, 即使采用巨型齿也很难保证长期稳定的运行。由于啮合间隙的存在, 在换向时对齿牙也有一定的损害, 若采用斜齿轮, 虽可有效减少啮合间隙, 减少震动, 但生产成本会大大增加。综合对比分析:液压系统是较好的选择, 在目前的刨床中也有较多使用。不仅可以实现匀速、稳定的直线往复运动, 而且结构简单、经济。

本次双向刨削机构设计, 由液压传动, 实现双向恒力运动, 达到无极变速的效果, 扩宽了调速范围, 并对油路进行改进设计, 平稳换向。

据调查, B690等液压牛头刨床存在油温高, 换向冲击大等缺点。本方案设计采用容积调速, 最大限度地减少了能量损失, 降低了油温;消除了过高的背压, 换向瞬间油泵改变流量大小, 减少了水锤现象, 从而减小了换向冲击。

在工作进程中, 要注意以下问题:①液压变量泵的换向要迅速, 能减少能量损失。②各个滑阀须至极限位置, 否则易出现故障。③封闭式油路一旦进入空气不易排出, 须有排气装置。④操纵阀、开停制动阀、安全阀等最好集中在一个操纵版上。⑤开停制动阀的最大流量为变量泵的最大排油量, 操纵阀的最大流量为齿轮泵的最大排油量, 行程阀及顺序阀的最大流量为变量泵公称流量。

3 结语

双向刨削牛头刨床的创新设计方案对刀架和液压油路进行改进, 较为全面地阐述了本次设计思路, 为双向牛头刨床的设计制造提供了新的思路和理论依据。实现了牛头刨床的高效、节能、平稳加工, 一旦投入生产使用, 可节省大量能源, 带来良好社会效益。

参考文献

[1]王凤兰, 沙玉章.双向刨削牛头刨床的机构创新设计[J].机械设计, 2007 (11) .

[2]左健民.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社, 2011 (6) .

篇4：牛头刨床课程设计(M)

关键词：龙门刨床；变频器；可编程控制器；故障诊断；

文章编号：1674-3520（2014）-09-00-02

一、绪论

（一）概述

龙门刨床是一种广泛使用的金属切削加工机床，是许多大型企业不可缺少的设备。

龙门刨床的电气系统由主拖动和控制系统两部份组成。主拖动系统可以概括为 4 类：JF-D调速系统、晶闸管-直流电动机（SCR-D）模拟直流调速系统、全数字直流调速系统和交流变频调速系统。控制系统有继电器逻辑控制系统或继电器与 PLC 结合的控制系统。

（二）龙门刨床的运动

龙门刨床的运动可分为主运动、进给运动及辅助运动，主运动是指工作台连续重复往返运动，进给运动是指刀架的进给，辅助运动是为了调整刀具而设置的。

PLC 作为主控制器是整个系统的核心部件，它通过输入接收来自按钮操作站和转换开关的操作信号，变频器的状态及其它设备的状态信息，将这些信号经PLC 内部的用户程序运算，根据运算结果通过输出点，控制变频器完成主拖动，同时控制各交流电动机的接触器完成辅助拖动。

（三）龙门刨床的电气系统存在下列问题：1.调速系统占地面积大，噪音大；2.耗电量大，效率低；3.惯性大，调速系统动态及静态性能均不理想。

上世纪 80 年代初，许多企业对龙门刨床进行电气改造时，用晶闸管-直流电动机（SCR-D）模拟直流调速系统取代 JF-D 调速系统。代表产品是 1980 年襄樊机床厂设计的 SCR 模拟直流调速系统。该系统大大缩小了占地面积，减少了噪音，而且节省能源，效率高，使调速系统的动态和静态品质得到很大改善。目前，该系统存在下列问题：

1. PID 控制电路由分立元件组成，元件参数容易发生变化，使系统静态和动态性能恶化。

2. 众多功能单元之间接插件多，接插件的触点容易出现接触不良的故障，影响了系统的可靠性。

3. 维护和检修难度大。

（四）龙门刨床的设计

目前改造龙门刨床的主拖动部份一般采用全数字直流调速系统或交流变频调速系统，控制部份使用PLC。全数字直流调速系统选用国外的成套设备，设备的运行参数用英文显示，设备维护人员要消化和掌握系统的性能，必须花费相当长的时间和具备一定的技术水平。变频调速系统经过10多年的推广和使用，各项性能和技术指标不断趋于完善和成熟，节能效果显著。由于变频调速系统的各种运行状况和故障情况都可以通过显示器显示，因此得到电气设计人员和维护人员的推崇和喜爱。

二、变频调速

（一）变频调速在龙门刨床中的应用

龙门刨床在使用中经常遇到一个难题，即横梁刀架总是出现随机不定量的进刀，这种故障的危害非常之大。当设置一定的进刀量时，由于存在随机退刀量，导致的结果是每次的进刀量都不一样，这样就严重影响了刨削表面质量和尺寸精度，使产品满足不了技术要求，有时甚至造成废品。这是所有龙门刨床的一个通病，难以彻底根除，因此，决定抛开机械进刀方式，实现电气上的进刀，即采用变频器控制进刀。

在改造中，主运动控制主工作台采用一台通用型变频器控制一台45kw鼠笼式异步电动机，代替原来的电机扩大机---发电机---电动机组（简称A-G-M系统）系统，实现无级调速。用变频器来实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。

（二）变频器接口电路设计

1、变频器输入电路设计

变频器接口电路如下图所示。变频器的输入端子S1和S2分别用于控制电动机的正转运行和反转运行，S1 和 S2 均为 OFF 时，电动机停转。

2、变频器输出电路设计

F7 系列变频器的 M1、M2 端子之间有一个多功能输出触点，端子 MA 和 MB 提供两个 NPN 管集电极开路输出信号，MC 是它们的公共点。将 M1 和 MC 接在一起，并与 PLC 输入电路的公共点 COM 相连，M2 和 MA 给 PLC 提供"变频器运行"和"变频器故障"信号。需要用变频器的参数来设置这两个端子的功能。

变频器的两个模拟量信号输出端 AM 和 FM 分别输出变频器的电流信号和频率信号，AC是这两个输出点的公共端。用FX系列的模拟量输入模块FX2N-2A来检测这两个模拟量信号。FX2N-2A的分辨率为12位，每以通道的转换时间为2.5ms.

3、制动单元选型

由于本设计采用的是电压型变频器，因为没有能量回馈单元，电动机制动时不能向电网回馈能量。

电动机高速下降为低速，或者在改变旋转方向的减速过程中，一旦电机反馈的"泵升"电势使变频器直流母线电压达到 800V，制动单元内的功率模块立即导通，接入制动电阻，迅速释放电感中储存的能量，实现安全快速的制动。这种制动方式非常适合于像龙门刨床这样需要频繁正反转的设备。

如果没有制动单元，变频电机速度快速下降时，变频器产生过流而出现故障，若有制动单元，可以让变频电机的转速在短时间内很快降到零，可以节约电机的换向时间；因为变频器和变频电机的功率为 55kW，调速系统要求电动机速度的大小和方向在短时间内迅速变化，因此给变频器设置了两套制动单元和制动电阻单元。但制动单元和制动电阻的设置状况要根据现场的调试情况确定。

三、PLC的选择及应用

（一）可编程控制器的选型与硬件配置

1、选择合适的可编程控制器类型

选型时既要满足控制系统的功能要求，还要考虑控制系统的工艺改进后的系统升级的需要，更要兼顾控制系统的制造成本。

（1）可编程控制器结构选择

可编程控制器的基本结构分整体式和模块式，多数小型PLC为整体式，具有体积小、价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统。模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模块组合使用的方法，比整体式方便灵活，维修更换模块、判断与处理故障快速方便，适用于工艺变化较多，控制要求复杂的系统，价格比整体机高。

（2）I/0点数的确定

可编程控制器控制系统的规模的大小是用输入、输出的点数来衡量的。在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%一20%的备用量。

2、开关量输入输出模块及扩展的选择

对于三菱FX系列的可编程控制器分基本单元和扩展单元和模块，在选型时能用一个基本单元完成配置就尽量不要用基本单元加扩展的模式，现在FX的输入模块一般都是分组式、汇点式，输出模块则是隔离式和分组式组合。

开关量输入模块的输入电压一般为DC24V和AC220V两种。我们最常用的还是直流输入模块。

开关量输出模块有继电器输出、晶体管输出及可控硅输出。优先选用继电器型，并且继电器输出型价格最低，也容易购买。

四、结论