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1、本科生毕业设计无卡轴木材旋切机进给控制系统Feed control system of log-core veneer lathe学生姓名所在专业机械设计制造及其自动化所在班级机制10752申请学位指导教师职称副教授副指导教师职称答辩时间 2011年 6 月7 日目 录设计总说明书IINTRODUCTIONII1绪论12总体设计方案22.1无卡轴旋切机工作原理22.2进给系统设计22.3控制设计23无卡轴旋切机变速进给系统设计23.1无卡轴旋切机的工作原理23.2无卡轴旋切机单板旋切厚度23.3恒线速旋切时旋切进给33.3.1旋切刀进给速度33.3.2恒线速旋切时旋切轨迹43.4进给系统丝杠的
2、选择与计算83.4.1滚珠丝杠动载荷验算83.4.2传动效率计算93.4.3滚珠丝杠刚度验算93.4.3.1滚珠丝杠在工作载荷下的拉压变形量93.4.3.2滚珠与螺纹滚道间的接触变形量93.4.3.3压杆稳定性验算103.5直齿锥齿轮的选择与计算113.5.1选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数113.5.2按齿面接触强度计算123.5.2.1确定公式内各计算数值123.5.2.2计算133.5.3直齿锥齿轮的几何尺寸计算133.5.4按齿根弯曲强度进行校验143.6齿轮轴的计算与校核153.6.1齿轮轴的强度计算153.6.2齿轮轴的刚度验算153.7减速器的选择与计算163.8进给电机的选
3、择与计算163.8.1进给电机类型的选择163.8.2永磁同步交流伺服电动机的选型173.8.3电机的工作情况173.8.4电机的安装尺寸173.8.5电机的转速184无卡轴旋切机控制部分设计184.1控制系统流程图184.2拉线式位移传感器的选型与计算184.3单片机的选择、计算、程序编写以及接线194.3.3矩阵键盘输入板厚、直径、延时204.3.4进给电机的正反转控制214.3.5电机的开启、暂停、停止与急停以及电压放大器与继电器的选型214.3.5.1进给电机的控制214.3.5.2三个主运动电机的控制224.3.5.3 电压放大器选型224.3.5.4继电器选型与计算224.3.5输
4、入功能切换234.4变频器的选择234.4.1变频器的输出234.4.2压尺辊安装高度与刀架进给原点的设定234.4.3旋切机工作循环周期254.4.3.1在原点疾速时间计算254.4.3.2进给时间计算254.4.3.3操作人员反应时间254.4.3.4快退时间计算264.4.3.5旋切机的工作效率264.5位移频率对照表制作264.5.1相关公式264.6计数器与定时器的初值计算284.6.1进给计数器T0初值计算284.6.2快退计数器T0初值计算284.6.3定时数器T1初值计算284.6.4确定技术定时器工作方式294.7程序编写295结论34鸣 谢35参考文献36设计总说明书单板旋
5、切机研究的关键是提高木材利用率和提高加工精度，只有这样，才能缓解木材供需的矛盾，使各大木材加工厂在激烈的竞争中站稳脚跟。在工业发达国家，单板旋切机的研究已经达到了较高的水平，单板的制造精度和加工质量越来越好，我国继续向世界发达国家看齐。传统的单板旋切机，由于其剩余木芯直径大，浪费了宝贵的森林资源。为了提高木材利用率，许多厂家都开发了无卡轴旋切机。但无卡轴旋切机的单板旋切厚度不易保证。本设计通过对无卡轴旋切机原理和旋切曲线的研究，推导出了变速进给系统的数学模型，以保证所旋切的单板厚度均匀。此外，当旋切大厚度的单板时，对该数学模型进行了修正，以减小单板的厚度偏差。该数学模型进行旋切，其单板厚度公差
6、能够满足要求，符合刀架进给要求，所以可用该数学模型指导无卡轴旋切机进给系统的设计。关键词:旋切、无卡轴旋切机、单板旋切厚度、进给模型INTRODUCTIONVeneer peeling machine of the key is to improve wood utilization and higher precision. The only way to ease the contradiction between supply and demand of wood, so that the major wood processing plants in the fierce compet
7、ition foothold. In industrialized countries, veneer peeling machine research has reached a high level of accuracy and veneer manufacturing process quality and more, in line with China continued to developed countries. The traditional veneer lathe wastes precious forest reserves because of its large
8、diameter of the long core. to improve the utilization ratio of timber，many companies have developed long core veneer lathe. But the veneer peeling thickness of log-core veneer lathes are not easy to guarantee. Based on the study of the lathe principle and peeling curve the thesis developed mathemati
9、cal model of variable-speed feeding system to guarantee the even veneer thickness. Additionally when the very thick veneer is peeled，the mathematical model has been corrected so that the deviation of veneer thickness is decreased，The mathematical model of peeling, the veneer thickness tolerances to
10、meet the requirements, in line with turret feed requirements, so there can be no card of the mathematical model to the log-core veneer lathe feeding system design.KEY WORDS: peeling，log-core veneer lathe，veneer peeling thickness,feeding mo无卡轴旋切机进给控制设计机械设计制造及其自动化，20711411519，刘敏鑫指导教师：赵仑1 绪论旋切是单板和胶合板生产
11、的一个重要工序，在很大程度上决定了单板和胶合板的质量，旋切机是胶合板生产中的关键设备。近年来，随着新型人造板品种的不断诞生，以及单板综合利用的不断发展，这些都为单板的加工利。但是，我国是一个木材资源非常匾乏的国家，随着木材工业的发展，天然木材资源严重枯竭，出现了木材长期供不应求的局面。据统计，我国木材年平均产量是6500多万扩，木材的综合利用率仅为60%左右，与有些国家相比差距很大，世界发达国家木材利用率一般均在8既以上，有的国家如瑞典可达90%以上。据此推测，如果旋出单板的出材率提高1%，每年可节省23万立方米木材，其经济效益和社会效益十分显著。由此可见，单板旋切机研究的关键是提高木材利用率
12、和提高加工精度，只有这样，才能缓解木材供需的矛盾，使各大木材加工厂在激烈的竞争中站稳脚跟。传统的木材旋切单板采用有卡轴旋切，这些机械式的单卡轴旋切机，由于存在卡芯，小于一定直径木材就无法旋切，木段旋切后的剩余木芯直径大，一般为7Omm左右。卡头直径越大，木段旋切后的剩余木芯直径也越大，这无疑是给日趋枯竭的木材资源雪上加霜。如果采用卡头直径小，在旋切大直径木段时，由于木段和卡头的接触面太小，木段承受不了切削所需的扭矩，而使木段拧芯出现打滑现象。近年来，我们已明显意识到森林资源的危困，我国的旋切机的研究正在木材高效利用方面做文章，研制出了木材利用率高的旋切机，即无卡轴旋切机，这种旋切机与传统的旋切
13、机不同，没有用来夹持原木的卡轴，靠驱动辊驱动原木进行旋切，由于没有卡轴，减小了剩余木芯直径，使木材利用率提高10%以上，可把木段最小直径旋到28mm左右。无卡轴旋切机研制成功大大提高了木材的利用率，但由于起步较晚，在技术先进性和产品质量可靠性方面，都存在一定问题。由于旋切过程中木段直径的变化、后角的变化等，都造成单板的厚度难以保证。如果单板厚薄不均，压制胶合板时，必然要用较大的压力，才能使单板表面之间紧密接触，这样就增大了木材压缩损失;单板厚度偏差大，热压胶合后，合板各处压缩率不同，各处强度也不一样，胶层厚薄也不均匀，胶固化干缩时就会在合板内产生很大内应力，容易变形，降低产品质量;单板厚度的不
14、均匀还给胶合板表面的精加工(砂光)带来很大困难，即由于板材厚度不均，造成砂削受力不均匀，使砂光机砂架产生一定的振颤，影响砂光质量(易产生波度)，在这种情况下，若保证胶合板的名义尺寸，旋切机旋切时则必须适当增大单板厚度，这样不仅浪费了大量珍贵的木材，而且砂光量过大还增加了砂光机的负荷甚至需要二次砂光。由此可见，如何提高无卡轴旋切机的加工精度，特别是单板厚度的均匀性，现己引起人们极大关注。因此，该种旋切机所旋切的单板厚度均匀性的研究是提高旋切机质量的关键。2 总体设计方案2.1 无卡轴旋切机工作原理无卡轴木材旋切机的工作原理是通过木材旋转和刀台直线进给完成旋切目的，在旋切过程中，单双辊转速恒定，木
15、材直径是不断变化的，工作台进给通过位移传感反馈给变频器，变频器输出相应频率从而改变伺服电机输出转速完成切削过程。2.2 进给系统设计进给系统是木材旋切机的核心所在，它实现切刀与给进压尺辊的变速给进,由给进电机通过丝杆带动进退.丝杆驱动轴安装有位置坐标传感器,驱动轴每转一周,输出一个位置脉冲.对位置脉冲计数,根据电机与丝杆之间的传动比,就可计算出刀具台的位置坐标.2.3 控制设计 8031单片机有5个功能模块，即输入、调速、输入模式、主运动电机以及进给电机的启动暂停停止。由输入模块输入板厚、进给原点和延时时间，通过单片机闭环回路实现自动调速循环进给快退，通过手动可以对主运动电机和进给电机进行操作以及切换输入模式。3 无卡轴旋切机变速进给系统设计3.1 无卡轴旋切机的工作原理如图11所示,驱动辊1、2和压尺辊3逆时针旋转,固定在刀刃上的旋切刀片以速度V(mm/min)进给。当驱动辊1、2和压尺辊3以恒定的转速旋转时,驱动圆木以转速n(r
