高效带锯床的关键技术研究及应用(开题报告)ppt课件

1、 ；主要内容选题背景及研讨意义选题背景及研讨意义 1国内外研讨现状国内外研讨现状2研讨内容、技术道路研讨内容、技术道路3进度安排进度安排444主要参考文献主要参考文献5；选题背景金属带锯床金属带锯床Metal band saw machine是用于锯割各金属资料的是用于锯割各金属资料的机床，适用的资料包括碳素构造钢、机床，适用的资料包括碳素构造钢、低合金钢、高合金刚、特殊合金钢、低合金钢、高合金刚、特殊合金钢、不锈钢、耐酸钢等，是机械加工行业不锈钢、耐酸钢等，是机械加工行业不可短少的切割下料设备。不可短少的切割下料设备。在兴隆国家，带锯床已根本占锯切领域的主导位置。美国带锯床产量在兴隆国家，带

2、锯床已根本占锯切领域的主导位置。美国带锯床产量到达国内锯床总产量的到达国内锯床总产量的80%90%；日本和德国采用带锯下料的工艺超；日本和德国采用带锯下料的工艺超越了越了70%和和50%。中国已延续多年成为世界最大数控切割机床消费国和进口国，中国已延续多年成为世界最大数控切割机床消费国和进口国， 20062021年期间，国内带锯床企业和一些外资带机床企业逐渐扩展市场份额。年期间，国内带锯床企业和一些外资带机床企业逐渐扩展市场份额。；选题背景 由此可见带锯床自动化将是未来的开展方向。而以由此可见带锯床自动化将是未来的开展方向。而以40CrMo为例，国内带锯床的为例，国内带锯床的锯切效率为锯切效率

3、为7080cm2/min，德国贝灵格的锯切效率可达，德国贝灵格的锯切效率可达430cm2/min，故提高锯，故提高锯切效率，实现高精度锯切力的控制亦是未来的焦点。切效率，实现高精度锯切力的控制亦是未来的焦点。20022005年，进口数控带锯机床在中国数控切割机床消费中占年，进口数控带锯机床在中国数控切割机床消费中占62%，2021年年那么为那么为33%。半自动带锯床全自动带锯床德国贝灵格全自动带锯床；选题背景 有限元法是现代有限元法是现代CAE中一种重要的分析计算方法，目前曾经有很多基于有限元法中一种重要的分析计算方法，目前曾经有很多基于有限元法的有限元软件，如的有限元软件，如ANSYS等，已

4、广泛用于机械构造的静态分析、动态分析；研等，已广泛用于机械构造的静态分析、动态分析；研讨线性、非线性问题等。讨线性、非线性问题等。a.机床横梁的模态分析机床横梁的模态分析b.轮子的应力分析轮子的应力分析c.客车车身骨架构造客车车身骨架构造的有限元分析的有限元分析；选题背景目前自动带锯床控制机主要有：可编程控制器目前自动带锯床控制机主要有：可编程控制器PLC，单片机、，单片机、CNC计算机数控系统。计算机数控系统。其中其中PLC以功能强劲、可靠性高、编程简单、价钱低廉而尤为突出。以功能强劲、可靠性高、编程简单、价钱低廉而尤为突出。可编程控制器可编程控制器PLC是一类可编程的存是一类可编程的存储器

5、，用其内部存储程序，执行逻辑运算、储器，用其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，并经过数字或模拟式输入并经过数字或模拟式输入/输出控制各种类输出控制各种类型的机械或消费过程。型的机械或消费过程。；选题背景PID比例比例-积分积分-微分控制器作为最早适用化的控制器已有微分控制器作为最早适用化的控制器已有70多年历多年历史，如今依然是运用最广泛的工业控制器。史，如今依然是运用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，运用中不需准确的系统模型等先决条件，因此控制器简单易懂，运用中不需准确的系统模型等先决条件，因此成为运用最为广泛的控

6、制器。成为运用最为广泛的控制器。a.市场上各种市场上各种PID调理器调理器；选题背景高效带锯床关键技术：高效带锯床关键技术：1.高效带锯床强力锯高效带锯床强力锯切机理的研讨。切机理的研讨。2.研讨带锯床锯切过研讨带锯床锯切过程中抑制振动技术。程中抑制振动技术。3.数控技术实现恒锯数控技术实现恒锯切力锯切，到达恒功切力锯切，到达恒功率作业，实现效率最率作业，实现效率最大化。大化。；研讨意义1.经过高效金属带锯床强力锯切机理实验研讨，研讨锯切力、进经过高效金属带锯床强力锯切机理实验研讨，研讨锯切力、进给力、进给速度、锯切速度等要素对锯切效率的影响，对高效给力、进给速度、锯切速度等要素对锯切效率的影

7、响，对高效带锯床的设计有重要意义。带锯床的设计有重要意义。课题研讨的意义课题研讨的意义2.经过对带锯床锯切过程中重要部件振动特性的分析及抑振技术经过对带锯床锯切过程中重要部件振动特性的分析及抑振技术的研讨，对抑制带锯床的振动、改善锯切的情况有重要意义。的研讨，对抑制带锯床的振动、改善锯切的情况有重要意义。；研讨意义3.经过研讨锯切效率最大化的控制实际模型，并基于经过研讨锯切效率最大化的控制实际模型，并基于PLC实现带实现带锯床恒定锯切力锯切，对提高带锯床的锯切效率，提升带锯条锯床恒定锯切力锯切，对提高带锯床的锯切效率，提升带锯条的运用寿命有重要的意义。的运用寿命有重要的意义。课题研讨的意义课题

8、研讨的意义；研讨现状：带锯床锯切机理长沙工业高等专科学校的李新和、唐植瑶研讨了双金属带锯条锯削力的计算，长沙工业高等专科学校的李新和、唐植瑶研讨了双金属带锯条锯削力的计算，建立了带锯条刀齿模型、推出了锯削力计算的实验公式，并确定了公式中各建立了带锯条刀齿模型、推出了锯削力计算的实验公式，并确定了公式中各参数的意义和取值方法。参数的意义和取值方法。a.当量齿模型当量齿模型b.切削抗力表示图切削抗力表示图c.切削抗力计算公式切削抗力计算公式；研讨现状：带锯床锯切机理Tae和和Hee对斜向分齿带锯条的锯切抗力进展了实验研讨，结合实际推导，对斜向分齿带锯条的锯切抗力进展了实验研讨，结合实际推导，他们确

9、定了锯切抗力的计算模型，首先是实验测试单个齿的锯切抗力，根他们确定了锯切抗力的计算模型，首先是实验测试单个齿的锯切抗力，根据齿的几何外形导出锯切抗力的公式，最终得到总的锯切抗力。据齿的几何外形导出锯切抗力的公式，最终得到总的锯切抗力。a.测力系统表示图测力系统表示图b.带锯锯齿分析带锯锯齿分析；研讨现状有限元法在机床振动特性分析中的运用有限元法在机床振动特性分析中的运用M. Mahboubkhah，M. J. Nategh和和S. Esmaei lzadeh Khadem对六杆并对六杆并联机床的任务台进展了动态特性分析，得出了其在自激振动下到达共振的联机床的任务台进展了动态特性分析，得出了其在

10、自激振动下到达共振的情况，接着采用有限元法对某种型号的六杆机床任务台进展呼应分析，从情况，接着采用有限元法对某种型号的六杆机床任务台进展呼应分析，从实际和实验两方面进展论证，最终提出了优化构造的措施。实际和实验两方面进展论证，最终提出了优化构造的措施。a.有限元模型有限元模型b.有限元法模拟图有限元法模拟图；研讨现状有限元法在机床振动特性分析中的运用有限元法在机床振动特性分析中的运用西安交通大学的朱育权、千学明、林晓平经过西安交通大学的朱育权、千学明、林晓平经过ANSYS软件建立了软件建立了1CL50机机床立柱的几何模型，分析了该立柱的各阶振型，并针对各阶振型优化机床床立柱的几何模型，分析了该

11、立柱的各阶振型，并针对各阶振型优化机床立柱的构造。立柱的构造。a.有限元模型有限元模型b.模态分析模态分析；研讨现状机床振动的检测和控制机床振动的检测和控制S.K. Choudhury和和M.S. Sharath设计了一个抑制机床振动的控制系统，它设计了一个抑制机床振动的控制系统，它经过丈量刀具和工件之间的相对位移来检测振动，经过处置反响给电磁驱经过丈量刀具和工件之间的相对位移来检测振动，经过处置反响给电磁驱动器，驱动刀具的进给，并结合实践的实验对比，获得了减小振幅动器，驱动刀具的进给，并结合实践的实验对比，获得了减小振幅33%，外表光洁度提高了外表光洁度提高了22%的效果。的效果。a.检测和

12、控制系统检测和控制系统b.振动控制前后检测到的振振动控制前后检测到的振动信号和外表轮廓对比动信号和外表轮廓对比；研讨现状机床振动的检测和控制机床振动的检测和控制Dong-Hoon Kim、Jun-Yeob Song、Suk-Keun Cha等设计了一个颤振补偿等设计了一个颤振补偿系统，从传感器检测刀具和资料之间的相对位移，然后经过算法估计补偿系统，从传感器检测刀具和资料之间的相对位移，然后经过算法估计补偿值，到达自主控制颤振的目的。值，到达自主控制颤振的目的。a.振动测试安装振动测试安装和测得的信号和测得的信号b.控制系统框图控制系统框图；研讨现状PLC在带锯床控制中的运用中南大学的曾芸在其硕

13、士论文中南大学的曾芸在其硕士论文中对丈量中对丈量进给量的变化、工件截面外形和尺寸变化对进给力的影响做了大量的任务，进给量的变化、工件截面外形和尺寸变化对进给力的影响做了大量的任务，经过丈量进给油缸无杆腔的压力间接确定进给压力经过丈量进给油缸无杆腔的压力间接确定进给压力F，并设计了经过进给，并设计了经过进给压力压力F反响，基于反响，基于PLC逻辑控制，调理进给速度的液压系统。逻辑控制，调理进给速度的液压系统。a.进给压力和工件截面进给压力和工件截面的关系曲线的关系曲线b.流量反响进给系统流量反响进给系统；研讨现状PLC在带锯床控制中的运用丁时锋、李清香针对双立柱带锯机设计了基于丁时锋、李清香针对

14、双立柱带锯机设计了基于PLC的自动控制系统和液压的自动控制系统和液压控制系统，提高了锯切的效率。控制系统，提高了锯切的效率。a.双立柱液压带锯机双立柱液压带锯机b.液压系统原理图液压系统原理图c.PLC系统形状转移图系统形状转移图；研讨现状PID的运用及参数自整定哈尔滨理工大学的杨明贵、张元、赵炎对带锯床锯切机理进展了研讨，得哈尔滨理工大学的杨明贵、张元、赵炎对带锯床锯切机理进展了研讨，得出锯切力是影响锯切效率的重要要素，并经过检测两夹紧钳口夹紧力的变出锯切力是影响锯切效率的重要要素，并经过检测两夹紧钳口夹紧力的变化量化量F，将其反响给他们设计的模糊，将其反响给他们设计的模糊PID控制系统，控

15、制进给油缸的牵引控制系统，控制进给油缸的牵引速度，实现等面积切削。速度，实现等面积切削。a.锯削受力图锯削受力图b.仿真曲线仿真曲线c.控制系统框图控制系统框图；研讨现状PID的运用及参数自整定冯卫星、樊泽明等对智能阀门定位进展冯卫星、樊泽明等对智能阀门定位进展PID的控制，他们经过对误差进展的控制，他们经过对误差进展相平面的分析，对不同大小的误差采用不同的控制战略，最后经过实验对相平面的分析，对不同大小的误差采用不同的控制战略，最后经过实验对比进展验证。比进展验证。a.误差相平面分析误差相平面分析b.实物图实物图c.速度和误差随动图速度和误差随动图；研讨现状PID的运用及参数自整定Alber

16、to Leva和和Martina Maggio在很多研讨人员的根底上，对在很多研讨人员的根底上，对PID自整定自整定的规那么进展研讨，提出了一种新的自整定的规那么，并经过仿真加以改的规那么进展研讨，提出了一种新的自整定的规那么，并经过仿真加以改良，为良，为PID参数自整定的规那么法提供了新的方法。参数自整定的规那么法提供了新的方法。a.PID参数自整定的规那么参数自整定的规那么b.新方法与原方法的对比新方法与原方法的对比；研讨现状PID的运用及参数自整定N. KANAGARAJ、R. KUMAR和和P. SIVASHANMUGAM针对压力控制，在针对压力控制，在较多阅历的根底上，将模糊控制技术

17、嵌入到较多阅历的根底上，将模糊控制技术嵌入到PID控制器中，以控制器中，以ARM7微控微控制器为载体，研讨模糊规那么来控制制器为载体，研讨模糊规那么来控制PID参数的整定。参数的整定。a.模糊控制的输入输出设定模糊控制的输入输出设定b.PID模糊控制器模糊控制器的总体构造的总体构造c.仿真结果仿真结果；研讨内容研讨内容1.高效金属带锯床强力锯切机理实验研讨。高效金属带锯床强力锯切机理实验研讨。1对直径为50100mm的45号钢、40CrMo、304L、H13等8种圆柱形资料进展锯真实验，丈量锯切力、进给力、进给速度、锯切速度以及各资料特性如硬度。2根据测得的数据，分析各参数与锯切效率之间的关系

18、；分析资料本身的特性和锯切效率之间的关系。根据所得的规律，推出效率最大化的实际模型；推测遇不知名资料时可用的锯切效率。；研讨内容研讨内容2.高效带锯床抑制振动技术研讨。高效带锯床抑制振动技术研讨。1用有限元法ansys软件对带锯条和锯轮进展动态特性分析。2研讨检测振动和自动控制振动的方案。；研讨内容研讨内容3.高效带锯床锯切效率最大化及其控制系统研讨。高效带锯床锯切效率最大化及其控制系统研讨。1基于PLC和PID研讨高效带锯床锯切效率最大化的控制方案。2改良现有的带锯床控制系统，提高其自动化程度。；技术道路技术道路；进度安排 2021年11月2021年12月 查阅国内外相关文献资料，确定研讨方

19、案。 2021年12月下旬2021年2月上旬：结合实验数据研讨高效带锯床的强力锯切机理；高效带锯床数控技术实现的总体方案设计。 2021年2月下旬2021年4月上旬： 高效带锯床数控技术实现方案实施；进展实验结果验证。 2021年4月下旬2021年5月上旬：用有限元方法对带锯床重要部件进展振动特性分析。2021年5月下旬2021年7月下旬： 根据分析结果研讨抑制振动的方案，并与之前进展对比分析。 2021年8月上旬2021年9月上旬：整理总结前期研讨内容，开场撰写毕业论文。；主要参考文献1 郭北涛.国内外金切锯床的现状及开展趋势J.制造技术与机床,2004,2:32-33.2 郭北涛,邹广华,

20、刘强.数控带锯床锯切工艺及运用J.制造技术与机,2004,8:92-93.3 王晓云,肖晓峰,刘辉.高速锯切加工切削过程分析J.机械设计与制,2001,4:79.4 么永强,戈景刚,王泽河.立式轻型金属带锯床张紧力的研讨J.河北农业大学学报,2002,25:289-291.5 李新和,唐植瑶.双金属带锯条锯削力的计算J.制造技木与机床,1997,3:29-31.6 Tae J K,Hee S K.Mechanistic cutting force model in band sawingJ. International Journal of Machine Tools & Manufa

21、cture,1999,39:11851197.7 Henderer W E,Boor J D,Holston J R. Estimation of cutting forces in band sawing metalsJ. Transactions of NAMRC,1996,24:3338.8 Andersson C,Anersson M T,Stahl J E.Cutting force model including effects of positional errors tool dynamics and wearJ. International Journal of Machin

22、e Tools & Manufacture,2001,41: 227236.9 张会端,谭庆昌,裴永臣.机床任务台的动力学分析J.机床与液,2021,36(9):68-71.10 彭文,倪向阳.五坐标龙门加工中心动态特性分析与振动控制J.制造技术与机床,2006,2:61-63.；主要参考文献11 李初晔,张媛,王卫朝.数控机床的动态分析与减振计算J.现代振动与噪声技术,2021,8:370-378.12 冯砚博,孙涛.多线切割机床动力学分析J.振动与冲击,2021,30(7):169-172.13 Chunxia Zhu,Lida Zhu,Jianrong. Analysis of

23、dynamic characteristic and structure optimisation for hybrid machine toolJ. Modelling, Identification and Control,2021,7(1):89-96.14 M. Mahboubkhah,M. J. Nategh,S. Esmaei lzadeh Khadem. A comprehensive study on the free vibration of machine tools hexapod tableJ. Adv Manuf Technol,2021,40:1239-1251.1

24、5 侯红玲,邱志惠,赵永强.高速切削机床横梁的静态与动态分析J.机械设计与制造,2006,5:38-39.16 朱育权,千学明,林晓平.1CL50型机床立柱振动模态分析J.西安工业大学学报,2007,27(3):215-218.17 董旭,高铁红,靳迎波.基于有限元方法的并联机床模态分析J.北华航天工业学院学报,2021,18(5):11-14.18 陈成.简易数控铣床切削振动研讨D.江苏:东南大学,2021:27-42.19 赵进,赵峰,艾爽.机床整机系统振动特性分析J.机械工程师,2021,4:85-87.20 D.A. Axinte. An experimental analysis o

25、f damped coupled vibrations in broachingJ. Machine Tools & Manufacture,2007,47:2182-2188.；主要参考文献21 S.K. Choudhury,M.S. Sharath. On-line control of machine tool vibration during turning operationJ. Materials Processing Technology,1995,47:251-259.22 Dong-Hoon Kim,Jun-Yeob Song,Suk-Keun Cha. The development of embedded device to detect chatter vibrat