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目錄 摘要 1 關(guān)鍵詞 1 一.前言 2 1.1 PLC的國內(nèi)外的狀況 2 1.2 PLC的組成及特點(diǎn) 4 1.3 PLC的用途 5 1.4 PLC常用語言 6 1.5本課題的主要任務(wù) 6 二.整體方案的選擇 7 2.1整體功能介紹 7 2.2控制要求 7 2.3電器說明…………………………………………………………………… .. 8 2.4保護(hù)裝置……………………………………………………………………... 8 2.5電氣原理圖、電器接線圖……………………………………………………. .8 三.硬件系統(tǒng)設(shè)計 9 3.1 PLC機(jī)型的選擇步驟與原則 9 3.2 F1系列PLC的指令系統(tǒng)簡介 10 3.3 YM3150E型滾齒機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計 11 四軟件系統(tǒng)的設(shè)計 13 4.1 PLC程序設(shè)計的相關(guān)指令 13 4.2根據(jù)控制要求繪制梯形圖 15 五結(jié)束語 16 小結(jié)…………………………………………………………………….......................................17 致謝…………………………………………………………………………………………….. 18 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………. 19 附錄1程序………………………………………………………………………………….... 20 附錄2 外文文獻(xiàn)翻譯……………………………………………………………………… ..23 附錄3外文文獻(xiàn)原文……………………………………………………………….34 YM3150E型精密滾齒機(jī)的PLC改造 摘要 近年來，作為機(jī)電一體化重要技術(shù)的可編程序控制器(PLC)產(chǎn)品的集成度越來越高,工作速度越來越快,功能越來越強(qiáng),使用越來越方便,特別是遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn),易于實(shí)現(xiàn)柔性加工和制造系統(tǒng),使得PLC如虎添翼。本文簡要的介紹了YM3150E型精密滾齒機(jī)的控制原理，并利用PLC對滾齒機(jī)進(jìn)行改造，設(shè)計PLC控制系統(tǒng)，使?jié)L齒機(jī)的控制更加方便。 關(guān)鍵詞：滾齒機(jī)，控制系統(tǒng)，機(jī)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 telecommunications 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 1.前言 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。PLC作為機(jī)電一體化的一個重要的進(jìn)程，在機(jī)械電氣化的過程中起著很大的作用，現(xiàn)在還是這樣，隨著PLC本身的發(fā)展，它的應(yīng)用范圍越來越廣，功能越來越強(qiáng)的。 可編程序控制器（programmable Logic Controller）是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。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(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。 1.1 PLC的國內(nèi)外的狀況 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。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(shè)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(yīng)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(rèn)的第一臺PLC. 限于當(dāng)時的元器件條件及計算機(jī)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。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機(jī)（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 上世紀(jì)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%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 1.2 PLC的組成及特點(diǎn) 從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 這里主要介紹一下它的CPU，CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)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(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。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。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。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。 1.3 PLC的用途 PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置,使其應(yīng)用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價格大大下降,使PLC的成本下降,同時又由于PLC的功能大大增強(qiáng),使PLC 的應(yīng)用越來越廣泛,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。PLC的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型： （1）順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC可應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動線控制等。如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。 （2）運(yùn)動控制 PLC制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。在多數(shù)情況下，PLC把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動平滑。相對來說，位置控制模塊比計算機(jī)數(shù)值控制（CNC）裝置體積更小，價格更低，速度更快，操作方便。 （3）閉環(huán)過程控制 PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制功能,即一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)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(shè)定值上。 （4）數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的PLC和計算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已將CNC控制功能作為PLC的一部分。為了實(shí)現(xiàn)PLC和CNC設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。通過窗口軟件，用戶可以獨(dú)自編程，由PLC送至CNC設(shè)備使用。美國GE公司的CNC設(shè)備新機(jī)種也同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的PLC。預(yù)計今后幾年CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。 （5）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應(yīng)國外近幾年來興起的工廠自動化（FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散控制系統(tǒng)（DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展PLC之間，PLC和上級計算機(jī)之間的通信功能。作為實(shí)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。 1.4 PLC常用語言 可編程控制器中有多種程序設(shè)計語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單控制功能，例如，代替繼電器、計數(shù)器、計時器完成順序控制和邏輯控制等，擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級程序設(shè)計語言，它可需要去執(zhí)行更有效操作，例如，模擬量控制，數(shù)據(jù)操縱，報表報印和其他基本程序設(shè)計語言無法完成功能。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(yīng)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(diǎn)，為廣大工程設(shè)計和應(yīng)用人員所喜愛。 可編程器應(yīng)用范圍，程序設(shè)計語言可以組合使用，常用程序設(shè)計語言是： 梯形圖程序設(shè)計語言； 布爾助記符程序設(shè)計語言（語句表）； 功能表圖程序設(shè)計語言； 功能模塊圖程序設(shè)計語言； 結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言； 梯形圖與結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言； 布爾助記符與功能表圖程序設(shè)計語言； 布爾助記符與結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言。 1.5本課題的主要任務(wù) 本文主要是對YM3150E滾齒機(jī)進(jìn)行電氣化改造，利用PLC進(jìn)行控制設(shè)計，要求邏輯控制的正確性，機(jī)械能在新的控制系統(tǒng)下能夠正常的平穩(wěn)的運(yùn)行，可靠性好，可操作性好，操作更加安全、方便。 2.整體方案的選擇 2.1整體功能介紹 重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的YM3150E型精密滾齒機(jī)采用了傳統(tǒng)的接觸器—繼電器控制系統(tǒng)．繼電接觸器控制系統(tǒng)是使用按鈕、開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器、接觸器等組成的控制系統(tǒng)。它通過電氣觸點(diǎn)的閉合和分?jǐn)鄟砜刂齐娐返慕油ㄅc斷開，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)拖動系統(tǒng)的起動、停止、調(diào)速、自動循環(huán)與保護(hù)等自動控制。它具備控制器件結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、控制方式直觀、容易掌握、工作可靠易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但是體積較大、控制速度慢，改變控制功能必須通過改變接線來完成，比較麻煩和困難，在現(xiàn)在工廠的實(shí)際操作中，越來越不適應(yīng)現(xiàn)場控制。本文就針對新的方案解決YM3150E型精密滾齒機(jī)難控制的問題，使用PLC對它進(jìn)行改造。 該機(jī)床由液壓泵電機(jī)、主電機(jī)、冷卻電機(jī)和快速移動電機(jī)組成。液壓泵電機(jī)主要是提供液壓閥的壓力來潤滑機(jī)械等功能；冷卻電機(jī)提供機(jī)械的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，使得機(jī)械的溫度不至于過高，控制在一定的范圍里；快速移動電機(jī)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。 2.2控制要求 在這些電機(jī)中有一定的啟動順序，只有滿足一定的啟動要求后才能確保機(jī)械的安全使用，保證它的穩(wěn)定性，所以必須在液壓泵電機(jī)起動并使水銀繼電器觸點(diǎn)閉合以后主電機(jī)才能起動，在主電機(jī)起動以后冷卻電機(jī)才能起動．當(dāng)液壓泵電機(jī)停止以后整個機(jī)床處于停止工作狀態(tài)。當(dāng)電箱門打開時電箱門壓動行程開關(guān)斷開，整個機(jī)床處于斷電狀態(tài)，以防止觸電。當(dāng)傳動箱門打開時傳動箱門壓動式行程開關(guān)處于斷開狀態(tài)，機(jī)床不能起動，必須把門關(guān)上以后主電機(jī)才能起動。一旦機(jī)床起動以后主電機(jī)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(yùn)動有超行程保護(hù)開關(guān)為軸向超行程保護(hù)開關(guān)，切向運(yùn)動有超行程保護(hù)開關(guān)為切向超行程保護(hù)開關(guān)對機(jī)床進(jìn)行軸向和徑向運(yùn)動的保護(hù)。 2.3電氣說明 1、首先啟動液壓電動機(jī)（1D），當(dāng)供油潤滑達(dá)到正常后，F(xiàn)J浮子繼電器接通，潤滑信號燈亮，才能啟動其余電動機(jī)。 2、只有主電動機(jī)（2D）啟動后，冷卻電動機(jī)（3D）才能啟動。主電動機(jī)停止工作，冷卻電動機(jī)也停止工作。 3、在刀架快速向下時，電磁閥2DT接通。 4、只有當(dāng)手柄1（3XK）處于快速位置時，軸（切）向快速電動機(jī)才能起動。 5、電氣操作站工作臺快速按鈕（4K）處于“退后”時，電磁閥1DT無電，工作臺向后快速。處于“向前”時，電磁閥1DT有電，工作臺向前快速。 2.4保護(hù)裝置 1、短路保護(hù)：本機(jī)床采用自動空氣斷路器，作為電源開關(guān)，并作為主電動機(jī)2D的保護(hù)電路。 液壓電動機(jī)1D和軸（切）向快速電動機(jī)4D用1RD做短路保護(hù)。冷卻電動機(jī)3D用2RD作短路保護(hù)。 交流控制線路變壓器用3RD作短路保護(hù)。照明線路用4RD做短路保護(hù)。指示燈線路用5RD作短路保護(hù)。 2、過載保護(hù)：液壓電動機(jī)1D，主電動機(jī)2D及冷卻電動機(jī)3D分別采用熱繼電器1RJ,2RJ及3RJ作過載保護(hù)。 3、行程保護(hù)：1XK為軸向行程開關(guān)，7XK為切向行程開關(guān)。2XK、4XK是軸向超行程開關(guān)。8XK、9XK是切向超行程開關(guān)。 4、其他保護(hù)：當(dāng)傳動箱打開時，5XK、6XK斷開。不能啟動機(jī)床。所以必須把門關(guān)閉才行。一旦機(jī)床起動后則可打開齒輪箱門，以觀察潤滑情況。主軸沖動時例外。電箱門打開時不能啟動機(jī)床，因?yàn)?0XK已打開。以防觸電。 2.5電氣原理圖、電氣接線圖見附圖紙 3.硬件系統(tǒng)設(shè)計 3.1 PLC機(jī)型的選擇步驟與原則 隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)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。 　　PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點(diǎn)： (1)合理的結(jié)構(gòu)型式 　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 　　整體式PLC的每一個I/O點(diǎn)的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 (2)安裝方式的選擇 　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。 　　集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。 (3)相應(yīng)的功能要求 　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)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(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。 　　(4)響應(yīng)速度要 　　PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I/O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。 　　(5)系統(tǒng)可靠性的要求 　　對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 　　(6)機(jī)型盡量統(tǒng)一 根據(jù)上面的選擇原則和根據(jù)YM3150E型滾齒機(jī)控制系統(tǒng)輸人輸出點(diǎn)數(shù)的需要這次對YM3150E滾齒機(jī)的改造采用三菱公司生產(chǎn)F1—40MR，日本三菱公司生產(chǎn)的PLC以其體積小、控制靈活、具有良好的性價比等特點(diǎn)而在我國機(jī)械設(shè)備和工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛。 3.2 F1系列PLC的指令系統(tǒng)簡介 （1）F1系列PLC的指令可分為兩大類： 基本邏輯指令：又稱為通用邏輯指令，是PLC中最基本的編程語言，用于開關(guān)量I/O的控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計，共二十條。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。 特殊功能指令：共87條，可用于編程特殊程序，如高速I/O處理、數(shù)據(jù)傳輸、計數(shù)器的特殊用法、算術(shù)運(yùn)算和模擬量控制等。 （2）F1系列PLC的基本邏輯指令又分為四大類： 作用于觸點(diǎn)的指令：LD/LDI、AND/ANI、OR/ORI等。 作用于線圈的指令：OUT。 數(shù)據(jù)處理指令：如S/R、RST、SFT、MC/MCR、PLS、SFT、CJP/EJP等。 獨(dú)立使用的指令：如ANB、ORB、END等 （3）F1—40MR的編程元件： F1—40MR的編程元件的名字有字母和數(shù)字表示，它們分別表示元件的類型和元件號。元件號用八進(jìn)制表示，各種編程元件的編號的取值范圍有嚴(yán)格的規(guī)定，不同的元件編號不相同，互不重疊，具體安排如下： 輸入繼電器（X）：400—413.500—513 輸出繼電器（Y）：430—437，530—537 定時器（T）：50—57，450—457，550—557，650—657 計數(shù)器（C）：60—67，460—467，560—567，660—667 輔助繼電器（M）：100—377（其中300—377斷電保持） 狀態(tài)寄存器（S）：600—647 特殊輔助繼電器（M）：70，71，72，73，76，77等16個 3.3 YM3150E型滾齒機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計 此處省略NNNNNNNNNNNNNN字，由于圖紙不能上傳，如需全套設(shè)計和圖紙資料請聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零！ 圖 2 5結(jié)束語 本文利用PLC對YM3150E精密型滾齒機(jī)進(jìn)行改造，使得機(jī)器的的操作更簡單，靈活，更是方便維修，發(fā)揮出了PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠，控制靈活的優(yōu)點(diǎn)。在改進(jìn)的過程中，需要對機(jī)器進(jìn)行整體的了解，特別是它的工作原理和流程，考慮得到操作的安全性和可靠性，設(shè)計PLC控制系統(tǒng)就必須謹(jǐn)慎。 小結(jié) 在指導(dǎo)老師張高峰副教授的精心輔導(dǎo)下，經(jīng)過近一個學(xué)期的努力，基本完成了此次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)。 通過這個過程，對大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識和各項(xiàng)技能都有了一個重新的認(rèn)識，是一個階段性提高自我的過程，從中，也不斷發(fā)現(xiàn)自己在專業(yè)知識和創(chuàng)新思維方面的不足，達(dá)到改進(jìn)的目的。 在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，經(jīng)常性的查閱各種資料和文獻(xiàn)，經(jīng)常碰到一些以前未遇到的問題，都促使我反復(fù)思考探究，或者向人請教，學(xué)到了不少的知識。特別是對本課題的相關(guān)知識，有了更深層次的理解和消化，在電氣控制技術(shù)方面有了顯著的提升。 在此感謝我的指導(dǎo)老師和幫助我的老師們！ 致 謝 經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計接近了尾聲，也意味著我大學(xué)四年的生活接近了尾聲?；仡欉@幾年的學(xué)習(xí)，感慨頗深，收獲頗多。 在此我首先要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師張高峰副教授。正是他的諄諄教誨使我完成了我的畢業(yè)設(shè)計。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(dǎo)與熱情幫助。他淵博的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，勤勉的工作態(tài)度，誨人不倦的高尚品格給我留下的深刻的印象，我相信這段經(jīng)歷必將對我日后的工作生活起到良好的促進(jìn)作用。 同時，感謝學(xué)校給予我的培養(yǎng)，使我在走入社會前有了一個立身的平臺。 再次，我要感謝我的父母，沒有他們的支持，我便沒有今天的成就，是他們辛勤的勞動使我有了在湘潭大學(xué)深造的機(jī)會。 最后，我還要謝謝我的大學(xué)同窗們，大學(xué)能認(rèn)識你們，是我人生的一筆寶貴的財富。你們平時和我一起討論關(guān)于學(xué)習(xí)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，使我有了更大的進(jìn)步。 興湘學(xué)院 06級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化一班 李增 參考文獻(xiàn) ［1］ 熊葵容. 電器邏輯控制技術(shù)[M].科學(xué)技術(shù)出版社，1999 ［2］ 廖常初.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].重啟大學(xué)出版社，1996 ［3］ 黃義源.機(jī)械設(shè)備電器與數(shù)字控制[M].中央廣播電視大學(xué)出版社，1993 ［4］ 鄭鳳翼，鄭丹丹，趙春江. 梯形圖和語句表.人民郵電出版社，2006.5 ［5］ 王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2007.4 ［6］ 張高峰，陳資濱.YM3150E精密滾齒機(jī)的PLC的改造.計算機(jī)PLC應(yīng)用機(jī)床電器 2002 NO.3 ［7］ 王少江，侯力，匡紅. 滾齒機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)控化研究. 機(jī)床與液壓，2009，37（7） ［8］ 張鳳友. 滾齒機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[學(xué)位論文] 1998 ［9］ 趙曉運(yùn)，鄭勝利. YM3150E型滾齒機(jī)的控制系統(tǒng)的PC改造. 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報 2006，14（5） ［10］ 任延明，侯力，趙學(xué)玲，舒暢. 基于PLC的滾齒機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的研究. 機(jī)械 2008，35（4） 附錄一 PLC的程序： LD X4 OUT M0 LD M0 AND X16 OUT Y0 LD X24 MC M0 M1 OUT M1 OUT T1 K50 LD M1 MPS LD X0 AND X11 AND X12 LD Y1 OR Y2 ANI X17 ORB ANB AND T1 ANI X1 ANI X5 ANI X6 ANI X10 ANI X13 ANI M3 OUT M2 MRD AND M2 ANI X20 ANI Y2 OUT Y1 MRD AND M2 ANI Y1 OUT Y2 MRD AND M2 AND X21 OUT Y3 MRD LD X14 OR X15 ANB OUT M3 AND X7 ANI X15 ANI X6 ANI X2 ANI X3 ANI Y4 OUT Y5 MRD AND X7 ANI X14 ANI X10 ANI X2 ANI X3 ANI Y5 OUT Y4 MRD AND X22 OUT Y6 MRD AND Y4 OUT Y7 MPP AND X23 OUT Y10 MCR M0 END 附錄二外文文獻(xiàn)翻譯 硬質(zhì)合金刀加工合金718時刀具磨損建模 J. Lorentzon _, N. Jarvstra? t 關(guān)鍵詞：刀具磨損 有限元 鉻鎳鐵合金718 摩擦 建模 概述 刀具磨損是在鎳基高溫合金車削時的問題，因此它是理解和定量預(yù)測刀具磨損和刀具壽命的重要的依據(jù)。本文的實(shí)驗(yàn)證明工具磨損模型并已用商業(yè)有限元（FE）的代碼來預(yù)測刀具磨損。該工具幾何是逐步形成的有限元模擬芯片的更新，以捕捉到穿概況，壓力，溫度和相對速度的不斷演進(jìn)，以適應(yīng)幾何中的變化。對不同的摩擦和磨損模型進(jìn)行了分析，以及它們對預(yù)測磨損配置的影響進(jìn)行評估。分析表明，一個更先進(jìn)的摩擦模型比庫侖摩擦是更重要的，以便獲得準(zhǔn)確的預(yù)測磨損，大大提高了速度的預(yù)測精度，從而對模擬磨損產(chǎn)生重大影響。實(shí)驗(yàn)取得了一致的硬質(zhì)合金刀具加工鋁合金718磨損模擬。 1介紹 鎳基高溫合金，在航空航天工業(yè)中使用的最多的材料，機(jī)器。這些合金是在高溫高強(qiáng)度下進(jìn)行機(jī)械加工的，從而涉及部隊使用，大大超出了鋼鐵加工發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)度。此外，接觸長度較短，這就會在工具芯片接口引起變形。加工硬化，可高達(dá)百分之30 ，遇到的另一個問題是這些合金加工時，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致在側(cè)翼面對嚴(yán)重的刀具磨損。低鎳引起高溫合金的熱導(dǎo)率是另一個問題，通過溫度的測量，表明溫度比鋼高。 在該芯片接口的高應(yīng)力，加工硬化和高溫加工的鎳合金所有參與有助于提高刀具磨損。因此，必須要了解的磨損過程，以預(yù)測磨損率，提高刀具壽命。在過去，試驗(yàn)方法一直是主要方式?，F(xiàn)在，數(shù)值方法的不斷發(fā)展，如有限元法（FEM）以及更強(qiáng)大的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)，如切削過程仿真的復(fù)雜的接觸問題。 有限元法已被證明是一個芯片的形成過程分析和預(yù)測過程變量，如溫度的有效方法，力量，強(qiáng)度等等，因此，其模擬的使用大大增加，在過去十年中，熱力耦合仿真切屑形成過程一直被許多學(xué)者關(guān)注，如麥金利和莫納漢等等。近來，對刀具磨損的演變進(jìn)行了模擬，也通過實(shí)施磨損率方程，在有限元軟件上應(yīng)用。該方法已使用于鋼鐵，計算磨損率預(yù)測，從切割變量，和更新的工具移動節(jié)點(diǎn)的幾何形狀。取得了相當(dāng)好的準(zhǔn)確性，該方法可以作為最先進(jìn)的造型加工看待。 不過，這種刀具磨損模擬加工鎳基高溫合金的做法表明，特別是在周圍的工具提示區(qū)域模擬和測量幾何之間的差距相當(dāng)大。因此，需要更多的工作，使精確的刀具磨損模擬。要做到這一點(diǎn)不好做，要同時與建模工具磨損，并在芯片界面摩擦，因?yàn)檫@些現(xiàn)象是密切相關(guān)。摩擦應(yīng)力正應(yīng)力成正比。然而，摩擦壓力是有限的，當(dāng)正應(yīng)力比剪應(yīng)力較大的流動狀態(tài)。這是在周圍的工具提示，其中實(shí)際接觸面積接近名義接觸面積區(qū)域的情況并變量摩擦模型使用，以獲取有限元模擬更準(zhǔn)確的結(jié)果。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。 1.1.目標(biāo) 這項(xiàng)工作的總體目標(biāo)是建立一個有限元工具磨損模型，可以預(yù)測在硬質(zhì)合金刀具加工鎳基合金的磨損幾何定量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，不同的磨損和摩擦模型的影響磨損過程參數(shù)，如溫度和相對速度，一直在調(diào)查和預(yù)測工具的磨損幾何使用。具體來說，在這里分為摩擦和磨損（2.1.4節(jié)中更詳細(xì)地描述和2.2）。 1.1.1磨損 W1.Usui的經(jīng)驗(yàn)?zāi)p率模型[14-16]，這是一個接觸壓力，相對速度和絕對溫度的函數(shù); W2.對于Usui的模型，第二組的參數(shù)給予不同的溫度進(jìn)行了研究; W3.磨損率包括絕對溫度功能的依賴; W4. Usui磨損率修正模型，包括相對速度指數(shù); W5.振動調(diào)整Usui模型，其中一個常數(shù)項(xiàng)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。 1.1.2.摩擦 F1庫侖摩擦力模型，其中指出，摩擦力與接觸壓力是成正比的; F2 剪切摩擦模型，其中指出，摩擦力是一小部分的等效壓力; F3 兩種不同的庫侖摩擦系數(shù),是尖端減少對前刀面摩擦形成的. 2.刀具磨損模型 該工具磨損模型由一個有限元模型和切屑形成磨損模型計算接觸點(diǎn)的磨損率，進(jìn)而相應(yīng)地修改工具的幾何形狀。 2.1.芯片形成模式 切屑形成的有限元模型是使用商業(yè)軟件MSC。使用更新的拉格朗日表述。這意味著該材料是附加到網(wǎng)格與定期重構(gòu)，以避免內(nèi)容失真。在切割過程需要熱力耦合分析，因?yàn)闄C(jī)械的工作轉(zhuǎn)化為熱能，造成熱壓力影響材料的特性。兩種類型的熱，假設(shè)通常用于機(jī)械切削模擬，即完全耦合絕熱加熱和熱機(jī)械計算。在這項(xiàng)工作中的耦合，交錯，模型已被使用。這意味著，首先是遞增傳熱，其次是應(yīng)力分析，增量的時間設(shè)置為1.5毫秒。準(zhǔn)靜態(tài)分析的使用，這意味著theheat分析是短暫的，而忽略了力學(xué)分析與慣性力靜。 2.1.1.尺寸 在仿真模型中使用的工件的尺寸為5mm長度0.5mm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(shè)置為16毫米測量后角和前角61 01，切割速度為0.75米/秒 2.1.2．網(wǎng)格 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(jìn)。網(wǎng)格創(chuàng)造 沿給定的輪廓邊界和邊界單元網(wǎng)格創(chuàng)作開始繼續(xù)向內(nèi)，直到整個地區(qū)都有網(wǎng)狀。所用的元素的數(shù)量約為6000元，最低為2毫米集大小。圖中可見。用細(xì)網(wǎng)在周圍的物質(zhì)分離的工具提示。該工具中網(wǎng)狀分子大約有5000個，最小的元素是2毫米大小。 2.1.3．材料特性 一般來說，應(yīng)變程度，應(yīng)變速率，溫度各有一對材料流動應(yīng)力強(qiáng)的影響力。因此，有必要在材料中使用捕獲模型，以便正確地預(yù)測芯片的形成。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(yīng)變率的依賴性，一率略有（約10％獨(dú)立分段線性塑性模型使用。相反，流動應(yīng)力曲線后[18高應(yīng)變率（104 / s）的使用]，見圖2。該流動應(yīng)力溫度趨勢摘自[20]。其他工件材料性能使用可以在圖3看到。 對未涂層硬質(zhì)合金刀具的材料特性被認(rèn)為是不受溫度，并在表1中列出 2.1.4.在工具摩擦片接口 在這項(xiàng)工作中，使用三個不同的摩擦。在每一種情況下，摩擦系數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定，以5％以內(nèi)的相關(guān)模擬和測量力量。該進(jìn)給力是摩擦力力量之和。但是，在我們遇到的尖端半徑相比很小，影響進(jìn)給速度限制，因此摩擦提供了相當(dāng)大的一部分進(jìn)給力。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)。摩擦系數(shù)設(shè)置為1.0： （1） F2：剪切摩擦模型，其中指出，摩擦力是一個等效壓力。（2）.摩擦系數(shù)m，設(shè)置為1.1： （2） F3：作為新一代的庫侖摩擦力模型，但這里有兩個不同的摩擦系數(shù)，芯片接口。在前刀面，那里的接觸壓力是非常高的高于1000MPa，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.75。在其他地方的摩擦系數(shù)設(shè)置為1.1。這方面的一個原則是在圖.4。該模型是物理學(xué)家佐列夫在高正應(yīng)力摩擦下等到的。 2.1.5.產(chǎn)生的熱量 在加工過程中產(chǎn)生的摩擦熱和塑性變形。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(shè)置為1轉(zhuǎn)換。嚴(yán)格來說，這是不正確的，因?yàn)橛行┕ぷ魇谴嬖谒苣z材料儲存，但儲存的相對比例是未知的，因?yàn)檫@么大變形的塑料儲存工作的一小部分被忽略。產(chǎn)生的熱率因摩擦是由下式給予 在這里，F(xiàn)fr是摩擦力和VR是相對滑動速度。 在因摩擦產(chǎn)生的熱量是同樣的兩個接觸到分發(fā)機(jī)構(gòu)。這些熱量是從工件轉(zhuǎn)移，由于對流和傳導(dǎo)對環(huán)境輻射的忽視。在傳熱之間的工具和工件接觸系數(shù)設(shè)置為1000kW/m2k，而根據(jù)菲利斯等允許數(shù)值之間的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)可以獲得令人滿意的結(jié)果，但應(yīng)該指出，這是對另一種材料組合使用的。在該工具的外部邊界的溫度定為室溫。 2.2.磨損模型 可切割磨損率模型進(jìn)一步修改后的測試： W1：經(jīng)驗(yàn)式的磨損率模型公式（5）模型作為接觸壓力，相對速度，vrel和絕對溫度T功能的磨損率： W2：一種不同的測試參數(shù)設(shè)置也是為了調(diào)查的溫度依賴性的影響。 W3：磨損率模型公式（6）能夠占主導(dǎo)擴(kuò)散磨損在較高的溫度。模型是在絕對溫度，T，以及常數(shù)分別為D，這是一個材料常數(shù)，活化能和R（8.314千焦耳/摩爾K）的玻爾茲曼常數(shù)： W4：通過添加改變性能相對速度的指數(shù)式的磨損率模型公式（4）： W5：振動調(diào)整Usui的磨損率式。 （4）;一常數(shù)項(xiàng)被添加到相對速度的振動其中不包含芯片的形成模型： 2.2.1.磨損模型常數(shù) 第一測定模型常數(shù)，對工具磨損選定的材料進(jìn)行加工試驗(yàn)，然后根據(jù)有限元模擬，同樣的條件，最后的磨損率計算模型的常數(shù)，通過回歸分析，給。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?yàn)樗F(xiàn)在就校準(zhǔn)而補(bǔ)償?；谶@個原因，一個參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，以使在相同的實(shí)驗(yàn)中。用同樣的方法來校準(zhǔn)的A，D，A0和型號為W1的磨損，W2，W3，W4和W5號A00。校準(zhǔn)參數(shù)列于表2和3。在W3的方程式（6），E被設(shè)定為75.35千焦耳/摩爾。 3.分析步驟 車削操作，相對于溫度和力量靜止?fàn)顟B(tài)，一般將會在滲入工件和隨后的芯片形成初期短暫進(jìn)入高溫。這時對該工具的磨損進(jìn)度預(yù)測會被忽視。相反，刀具磨損的預(yù)測，是基于固定切屑形成條件，并通過刀具磨損預(yù)測的。第一步是固定的，因此是計算芯片的條件。最后，通過對磨損模型中被激活的芯片形成過程分析和計算刀具磨損的進(jìn)展。 3.1.切屑形成 為了達(dá)到在有限元模擬芯片形成固定的條件下使用拉格朗日方法，整個對象在形成模擬芯片上要執(zhí)行，必須存在并且從模擬網(wǎng)狀開始。因而為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下將計算進(jìn)行[26]瞬態(tài)分析。幸運(yùn)的是，通過降低熱容量的工具，它可以更快地達(dá)到平衡，在我們的例子中，這是1500年后獲得約遞增，見圖. 5。 此時，降低熱容量的原因是參加了較長時間的作用。計算熱增量相同比例的效果比機(jī)械的增加，這可以看式（5）。請注意，左邊在穩(wěn)態(tài)消失，而增加了變化的速度，達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件： 在這里，T是溫度，k是熱導(dǎo)率，r是密度和CP是散熱能力。 3.2.刀具磨損 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(diǎn)的磨損率，相應(yīng)地修改工具幾何實(shí)施。磨損率的計算使用的每一個與母材接觸工具節(jié)點(diǎn)Usui的經(jīng)驗(yàn)?zāi)p模型。為了做到這一點(diǎn)，溫度，相對速度，并在接觸應(yīng)力的有限元芯片在與工件接觸工具的所有節(jié)點(diǎn)形成的模擬計算獲得計算值，然后受聘于用戶子程序來計算磨損率，見圖.6。通過計算磨損率，分析該工具的幾何形狀，然后更新移動芯片中的有限元仿真工具形成特定節(jié)點(diǎn)，請參閱[5]。一個節(jié)點(diǎn)的移動方向是基于在該節(jié)點(diǎn)接觸壓力的方向。移動節(jié)點(diǎn)后，所有的結(jié)合點(diǎn)的數(shù)據(jù)映射到新的融合點(diǎn)位置和切屑形成繼續(xù)模擬，通過工作物質(zhì)滲透工具。更新工具的幾何扭曲組成部分。為了避免這種情況，該工具會自動網(wǎng)格，使用四方面推進(jìn)再劃分技術(shù)，再規(guī)定頻率。 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。磨損計算分為1200增量，每個幾何工具更新。使用較少的增量將導(dǎo)致收斂問題和數(shù)值錯誤，但是使用更多的增量，會增加不必要地計算時間。磨損計算大約相當(dāng)于15秒的無潤滑加工，造成約65毫米的后刀面磨損和約5.3毫米刀面深的痕跡。因此，加速磨損過程是通過大約1萬次的模擬模型。 4 實(shí)驗(yàn) 通過實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)了摩擦磨損參數(shù)的模擬與實(shí)測曲線的比較磨損。 4.1．實(shí)驗(yàn)條件 車削試驗(yàn)在數(shù)控車床上進(jìn)行了干切削。一個切割速度45米/分，一進(jìn)給速度0.1mm/rev進(jìn)行了評估。在每個轉(zhuǎn)彎長度為12mm的加工實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次。工件是鉻鎳鐵合金718這是擺設(shè)在其端面幾何管道，以實(shí)現(xiàn)在附近作業(yè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)正交切削條件。工件有35.6毫米外徑和內(nèi)徑29毫米。該實(shí)驗(yàn)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。硬質(zhì)合金分類與ISO標(biāo)準(zhǔn)N10，N30的規(guī)定相同。 4.2.測量 切削力，芯片形狀，尖端半徑和刀具磨損都是在這些實(shí)驗(yàn)中測量得的。切割包括（切削力，進(jìn)給力量， FT，和被施加的力，F(xiàn)P）的測定對 所有使用三分量測力計（9121類型）樣本，多通道電荷放大器（5017B型）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。使用光學(xué)顯微鏡對芯片的形狀樣本進(jìn)行了研究。該芯片生產(chǎn)的每個過程中，收集，安裝，接地和拋光。在此之后，厚度形狀是從獲得的圖像中測量的。對于校準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以及尖端半徑，被切割為兩個插入測量。這些測量是Toponova公司完成的（www.toponova.se）使用白光干涉，例如[27]的說明。作者給出一橫截面的磨損情況和初步的幾何測量，如示意圖7。 在本節(jié)中，對磨損和摩擦磨損模型模擬配置的影響提出剖面測量磨損和模擬溫度，相對速度和接觸壓力，以強(qiáng)調(diào)和澄清之間的摩擦模型的差異。最后，模擬切削力和芯片厚度比的測量。 5.1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(shí)測剖面使用不同的磨損方程概況比較。 5.1.1.克雷特磨損 模擬刀口磨損配置使用Usui方程（W1）具有在對前刀面接觸區(qū)上地最大的深度，在約200毫米的前刀面的開始處。這是相對于實(shí)測剖 面有約70毫米從開始前刀面最大深度接近的工具，見圖.8。此外，刀尖磨損大大低估。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(yuǎn)離切向。 模擬磨損配置使用振動調(diào)整Usui模型（W3）顯示了更好地與該處的測量磨損略高于比原來的Usui剖面模型工具。然而，最大的深度位置顯示相較于原來的Usui模型只有輕微的變化，仍然位遠(yuǎn)離切向方向。模擬磨損配置使用一個依賴于速度指數(shù)修正系統(tǒng)（W4）顯示了同樣的傾向，振動調(diào)整Usui模型（W3），更好地在這一處的原始Usui剖面測量磨損工具提示。在這種情況下，與測量差距很大，但是，仍然可觀。模擬磨損配置使用擴(kuò)散模型（W5）是完全不同的一對刀具在接口的磨損速度。另外，在這種情況下最大的模擬深度從刀尖位置最遠(yuǎn)處測量。 5.1.2.后刀面磨損 后刀面磨損的模擬配置使用Usui的方程式（W1）降低了附近的刀尖磨損，見圖.8。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。添加振動期（W3）在模擬中有顯著的變化。相反，Usui模型具有指數(shù)依賴度（W4）修改與實(shí)測剖面吻合。該擴(kuò)散模型（W5）顯示與一個測量相比，差距很大，特別是在后刀面磨損的長度。 5.2.摩擦磨損的影響剖面模型 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(shí)測剖面模型進(jìn)行比較。 5.2.1.克雷特磨損 模擬使用庫侖摩擦磨損模型（F1）的預(yù)測，最高位置從前刀面最遠(yuǎn)處開始。此外，在與刀尖磨損大大減少的測量相比磨損狀況，見圖.9。 同樣的趨勢是觀察到使用剪切摩擦模型（F2）。事實(shí)上，這種模式的最大痕跡發(fā)現(xiàn)有些磨損遠(yuǎn)離工具表面，而在刀尖磨損關(guān)聯(lián)稍好的測量。 用降低摩擦系數(shù)調(diào)整在該地區(qū)的摩擦模型最接近的工具（F3），但預(yù)計的深度在所測量定位給予適當(dāng)?shù)奈恢茫瑫r也具有相同的一般形狀的測量概況。如各位置的摩擦系數(shù)有一些分歧或改變。但是，兩者的區(qū)別是模擬和測量了作為測量兩者之間的磨損譜差異整個剖面相同的幅度。 5.2.2.后刀面磨損 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。然而，無論是剪切摩擦模型（F2）和減少摩擦與周圍的環(huán)境（F3）摩擦系數(shù)調(diào)整后的模型顯示在側(cè)翼面對穿剖面測量吻合。雖然，剪切摩擦模型預(yù)測存在過大的后刀面磨損，違反了調(diào)整的摩擦模型但顯示的后刀面磨損帶長度一致。 5.3.影響摩擦溫度，相對速度和接觸壓力 在本節(jié)中，預(yù)測溫度，相對速度和接觸壓力摩擦模型，采用不同的初始幾何工具介紹，與有關(guān)的工具和溫度固定條件（見圖.5），通過它的摩擦模型影響磨損率。 5.3.1.相對速度 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。對于這兩種庫侖模型（F1）和剪切摩擦模型（F2）與不斷的摩擦系數(shù)，一個地方可以觀察到的速度是零或接近零。雖然在這部分材料的接觸帶是相對固定的工作，芯片仍然是振動的。是由內(nèi)部材料摩擦（可塑性被比之間的芯片和工具摩擦低）剖面的速度將因此而在零件之間的工具和芯片接觸，逐步增加約40毫米的芯片，然后進(jìn)入穩(wěn)定，這現(xiàn)象是由德索爾武和Shaw [28]提出。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(jìn)給力與良好的相關(guān)性必要的接觸長度。然而，通過使用減少摩擦系數(shù)，在急劇變化的速度剖面停滯區(qū)域（從0.01到0.14毫米圖.10）。 5.3.2.溫度 作者預(yù)測，在各工件可以看到工具在低溫沖擊摩擦模型。最高溫度為觀察使用庫侖摩擦力模型（F1）的，而正在使用中觀察到的工具提示區(qū)（F3）減少摩擦1庫侖模型的最低量。在溫度預(yù)測模型之間的差異小于大約40，與剪切模型（F2）預(yù)測兩個之間的溫度。摩擦與庫侖常數(shù)比與減少摩擦（F3模型（F1）的較高溫度的預(yù)測）可能有悖常理，如接觸摩擦產(chǎn)生的熱量較低。然而，熱由塑性變形而產(chǎn)生的相應(yīng)提高，因?yàn)橄鄬\(yùn)動是由材料變形，除了這個物質(zhì)存在這個區(qū)域的時間較長，因此傳輸?shù)木嚯x所產(chǎn)生的熱量較少于此區(qū)域。約150多在接觸長度和溫度廓線的形狀，所有型號的溫度不相差很多。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0.25有所不同。 5.3.3.接觸壓力 圖.12顯示，接觸應(yīng)力是在刀尖最高處，而且最大接觸應(yīng)力是非常高的.平均為2 以上。此外，位于前刀面接觸應(yīng)力穩(wěn)定在兩個高處，一高，接近工具高處，一低，進(jìn)一步上升的前刀面。接觸壓力與所有不同的摩擦模型類似，即使接觸長度有一些不同。 5.3.4.切削力和切屑厚度 在本節(jié)中，模擬切削力，切屑厚度和接觸長度進(jìn)行了比較與測量，見表4。該進(jìn)給力用于校準(zhǔn)芯片的形成模式。切削力，該芯片的厚度和接觸長度被驗(yàn)證顯示偏差小于5％。 6.討論 可以看出，測量磨損量是可以使用庫侖摩擦力（F1）的，無論哪個磨損模型的使用。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。模擬磨損配置文件可以有所改變，用其他磨損模型，但它似乎是不可能實(shí)現(xiàn)測量最大深度的，通過采用類似Usui模型（W2，W4和W5號）磨損模型模擬顯示。這可以理解研究的相對速度圖（圖10）。該圖表明，與傳統(tǒng)的模擬，常系數(shù)，摩擦模型（F1和F2）預(yù)測最高的地方深度測量，發(fā)現(xiàn)處于零速度，這將無助于改變溫度或壓力。 11和12顯示磨損面積恒定時溫度變化小于25。因此，它仍然是太高，和刀口形狀的測量是有點(diǎn)不同。應(yīng)用一個擴(kuò)散磨損模型（W3），比完全無視速度效果的最大深度位置稍微好一點(diǎn)的預(yù)測，但仍然過高，該火山口形狀的測量有很大的不同。 以前，這是不足以改善定性和定量的預(yù)測磨損磨損剖面模型，相反，它是要提高對影響磨損變量模擬的準(zhǔn)確性。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(shí)際觀察到的磨損形態(tài)的變化。相對速度是由摩擦產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。這似乎可以合理地假設(shè)庫侖摩擦力分解為材料的屈服極限的方法的有效性。與實(shí)測剖面磨損非常好，其后通過增加合理的物理假設(shè)，摩擦系數(shù)非常高是在刀尖在接觸壓力非常高時達(dá)到（F3附近較低）。請注意，形成良好的實(shí)驗(yàn)芯片協(xié)議（見附表4）。顯然，摩擦與模型在摩擦參數(shù)的變化對特定區(qū)域