大型四轴金相试样切割机的设计与研究

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1、万方数据DesignandR嘲吣设计与研究大型四轴金相试样切割机的设计与研究+王会强蒋辉李心领徐鹏云李猛(河北农业大学机电工程学院，河北保定07l001)摘要：针对金相试样的特殊要求，对金相试样的切割技术和磨削过程进行了研究，采用机电一体化系统设计思想。对其整体造型、机械结构和控制系统进行了设计，保证了金相试样的切割质量，提高了切割机的切割能力。控制系统的核心采用PLC，采用变频调速器实现了砂轮片转速的无级可调和自动控制，提高了切割机的控制精度，增强了切割不同材料的适应性。关键词：金相试样PLC控制切割机ResearchOnLarge4一a×isMeta¨Ographi

2、cSampleCuttjngMachineWANGHuiqiang，JIANGHui，UXinling，XUPengyun，UMeng(CollegeofMechanicalandElectricEngineering，A萌culturalUniVersityofHebei，Baoding07100l，CHN)Abstract：Accordingtothespecialrequirementofmetallographicsample，thispaperresearchedthecuttingtechnol—ogyandthegdndingprocessofthemet

3、allographicsample．Themetallographicsamplecutterwasana-lysedsystemicallyaccordingtotheMechatronicssystemdesi驴principle帅dwh01esculpt，machine，contmlsystemweredesigned，whichassuredthecuttingqualityofthemetallogmphicsampleandim·provedthecuttingcapability．Thecoreofthecontmlsystemw鹪PLC，stepless

4、speedcontmllingandau—tomationofthe加ndingwheelwereachievedbyusingfkquencyconVersionspeedcontroller．Thisim—provedthecontrolprecisionofthecuttingmachineandtheadaptabilityofcuttingvariousmate—als．1【eywords：MetaUographicSample；PLCControl；Cutter金相切割机主要用于金相试样的截取，一般砂轮切割在切割过程中易使金属表面产生过热、过烧的现象，特别是

5、在切割大工件的时候，冷却系统使得切割刀口发生收缩，经常发生夹锯的现象，这样就造成金属试样发生相变，形成假组织，在金相检验中得出错误的结论。目前国内生产的金相切割机切割直径都在100mm以下，不能对较大的零件直接进行取样；而国外的产品性能良好，但价格昂贵，切割模式少，对实验室配置要求过高，不适合我国的国情⋯。根据试样切割前后金相组织不变，在切割过程当中不能发生夹锯，在满足大型零件的切割效率同时，本文对大型金相试样切割机进行了系统的设计与研究，最大切割范围可达150mm，满足了较大零件的截取和下料，填补了国内在切割大型零件的空白。1四轴大型金相切割机机构设计切割机总体设计为

6、立式结构，机械设备主要由传动装置、x—y工作台、快速卡具、冷却系统、机体五大·河北农业大学自然科学基金(f1D50lO)资助睁慧茎主等部分组成，机械结构示意图如图1所示。系统的执行部件主要是一台三相异步电动机和三台步进电动机。三相异步电动机采用变频器进行变频调速，步进电动机也采用专用的驱动器进行细分驱动。控制系统核心控制器需要提供合适的控制信号，使异步电动机和步进电动机协调运动，完成切割动作。三相异步电动机通过二级带传动使得切割片高速旋转，同时在配重平衡力作用下，z向步进电动机驱动蜗轮蜗杆机构运动，蜗轮带动摇臂上下摆动，实现切割片的Z向进给切割。工作台的前后、左右运动由

7、两套丝杠螺母机构完成。螺母与工作台相连，丝杠由X、y向步进电动机带动，丝杠在旋转时，通过螺母带动工作台移动，从而完成工件的横向和纵向进给。该切割机箱体采用左、右两侧开门，能满足超长工件的切割。切割机具备手动和自动切割方式，而且在切割过程中根据需要设定好参数，进行x向和y向的精确定位。在自动切割方式下有三种切割模式：直切、进三退一切割、逐层切割。·53·万方数据设计与研究DesignandRe湖咖1一外壳；2—砂轮覃；卜二缓传动轴；4一砂轮片；卜冷却水管；卜工件；7_卡具；8一工作台；卜横向导轨；10一手轮；ll—纵向丝杠；12—过滤网；1