手术刀片刃口自动磨削控制系统的设计及实现

摘要

手术刀片是医疗器械中最常见的工具之一，需求量较大。传统的开刃方法是手工磨削开刃，少数企业虽购买半自动磨床，但上下料操作仍需人工完成，砂轮的磨损补偿也是手动添加，这样就导致了工件尺寸的一致性差，生产效率低下。
　　本文设计了集刀片自动上下料、磨削加工和砂轮磨损补偿为一体的刀片刃口自动磨削机，该磨削机融合了机械、气动、电气机构和控制系统。根据刀片刃口磨削的工艺要求，完成总体机械设计，建立以PLC数控系统为核心，以西门子TIA Portal为软件支持平台的数控系统，制定磨削加工的顺序运行控制方案，对砂轮在刀片磨削加工过程的磨损量进行在线补偿，以LVDT位移传感器为基础，利用工件尺寸法测量计算补偿量继而实现砂轮补偿，以期达到要求的工件加工精度。最后，考虑到加工过程中的安全因素，设计报警保护措施。
　　相对于传统的手工开刃法和半自动化机床磨削加工，本文所设计的刀片刃口自动磨削机实现了手术刀片刃口磨削的全自动化。通过测试，证明该磨削机可以实现手术刀片刃口磨削加工的全自动化，同时满足磨削加工的精度要求，提高了工作效率，具有很高的实际应用价值。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 刀片磨削技术的研究现状

1．3 论文主要研究内容

第2章 手术刀片刃口自动磨削机的总体方案设计

2．1 手术刀片刃口磨削加工的工艺方案

2．2 刀片刃口自动磨削机的总体机械系统设计方案

2．3 刀片刃口自动磨削机的控制系统设计方案

2．3．1 刀片刃口自动磨削机控制系统的硬件总体方案及组成

2．3．2 刀片刃口自动磨削机控制系统的软件总体方案

2．4 刀片刃口自动磨削机的工作原理

2．5 刀片刃口自动磨削机的控制要点及难点

2．6 本章小结

第3章 刀片刃口磨削加工控制系统的设计和实现

3．1 刀片刃口磨削控制系统的硬件设计

3．1．1 PLC控制系统设计的步骤

3．1．2 步进控制系统

3．2 步进电机的控制方法

3．2．1 开环控制

3．2．2 闭环控制

3．3 PLC控制程序

3．3．1 PLC系统I／O地址分配

3．3．2 PLC程序

3．3．3 步进电机位置控制

3．4 本章小结

第4章 砂轮磨损量的在测量及补偿方法

4．1 砂轮磨损量检测方法

4．1．1 砂轮磨损量直接检测法

4．1．2 砂轮磨损量间接检测法

4．2 砂轮磨损动态补偿方法的设计

4．3 本章小结

第5章 刀片刃口自动磨削机系统保护和实验验证

5．1 保护功能模块的实现

5．1．1 电磁吸盘吸取刀片失败保护模块

5．1．2 位移传感器测量值异常保护机制

5．2 磨削数控系统的实验验证

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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