斜齿轮电解加工两轴联动PLC控制系统的设计与实现

摘要

内斜微线段齿轮是一种新型高性能齿轮,与常规渐开线齿轮相比具有传动效率高、强度高、温升小等优点。但其齿廓曲线是由微线段组成的类似于分阶式圆弧齿廓的一种曲线,加工困难,目前国内外还没有比较成熟的加工方法。电解加工方法可对复杂型面零件材料进行可控去除,用于斜齿轮的加工具有较突出的优势。针对这一特点,本课题根据电解加工内斜微线段齿轮的工艺要求成功研制了基于PLC的电解加工两轴联动控制系统。
　　在综合分析内斜微线段齿轮电解加工工艺的基础上,制定了控制系统的总体方案。根据控制要求,选配系统硬件,设计硬件电路,完成了硬件模块的制作与安装。结合PLC运动控制原理和数控加工斜齿轮螺旋线的插补思想,开发了基于PLC的两轴联动电解加工内斜微线段齿轮控制算法。按模块化设计方法,设计PLC程序和触摸屏程序。通过现场调试,对控制系统的软硬件设计做了进一步完善。最后,选择合适的加工参数进行内斜微线段齿轮的电解加工试验,加工的齿轮经检验符合设计要求。试验结果表明,开发的控制算法可以实现内斜微线段齿轮的加工;控制系统稳定可靠,满足电解加工需要。
　　开发的两轴联动控制系统,具有单轴加工和联动加工等功能,且切换简便。基于PLC的联动控制实现,充分利用了PLC的浮点运算能力和脉冲输出能力。该控制系统的开发,降低了内斜微线段齿轮的生产成本,对中小型制造企业的数控改造和发展经济型数控系统具有应用价值。

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第1章绪论

1.1电解加工概述

1.2电解加工机床控制系统国内外研究现状

1.3课题研究的目的及意义

第2章控制系统整体方案设计及硬件配置

2.1电解加工内斜齿轮理论分析

2.2控制系统设计要求

2.3控制系统选择

2.4PLC控制系统配置原则及步骤

2.5触摸屏配置

2.6步进驱动系统配置

2.7 本章小结

第3章控制系统硬件设计

3.1控制系统主电路设计

3.2 电气控制电路设计

3.3PLC输入输出电路的设计

3.4步进驱动系统电路设计

3.5辅助电路设计

3.6本章小结

第4章两轴联动控制原理及实现

4.1PLC运动控制概述

4.2 步进电机控制技术

4.3两轴联动控制算法的推导

4.4基于PLC的控制算法实现

4.5 本章小结

第5章控制系统软件设计

5.1PLC程序设计方法及原则

5.2PLC模块化程序组织

5.3 控制系统PLC程序框架搭建

5.4 控制系统模块程序设计

5.5触摸屏程序设计

5.6本章小结

第6章系统调试及实验

6.1控制系统调试

6.2 验证实验

6.3 本章小结

第7章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果