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| 沈陽機(jī)床配件普通帶鋸床的數(shù)控改造 | | 發(fā)布者：admin 日期：2012/6/15 點擊：364 | | | 1 沈陽機(jī)床配件普通帶鋸床的改造
去年，我公司為浙江雁蕩山機(jī)床實業(yè)公司改造了一臺數(shù)控鋸床。該鋸床由液壓傳動，其結(jié)構(gòu)原理見圖1。 鋸削下料長度通過調(diào)節(jié)標(biāo)尺14與返回到位開關(guān)的相對位置來實現(xiàn)，下料數(shù)量由計數(shù)器實現(xiàn)，各動作的完成由到位開關(guān)檢測。鋸削速度由調(diào)壓閥調(diào)整供油壓力進(jìn)行控制。各動作的邏沈陽機(jī)床配件輯關(guān)系由繼電器完成，驅(qū)動由動力油缸完成，控制由電磁閥完成。
對于普通帶鋸床而言，由于壓力的變化，液壓油溫度的變化以及電磁閥和繼電器的滯后都影響鋸削送料的精度，因此下料精度差，批量下料的一致性也不好。此外，在改變普通帶鋸床下料長度時，由于需調(diào)整送料長度標(biāo)尺，操作也比較繁瑣。當(dāng)下料長度大于沈陽機(jī)床配件送料行程時就更麻煩。由于這些缺陷，廠方提出了數(shù)控改造的要求。
考慮到人機(jī)界面的優(yōu)化及功能的可擴(kuò)充性，我們用計算機(jī)作為硬件平臺，軟件平臺用MS—DOS，輸入輸出用標(biāo)準(zhǔn)的ISA I/O卡，位置測量由光柵尺完成。控制原理如圖2、3所示。
由于鋸削的材料、鋸條性能的差異，最好對鋸條的速度和鋸削速度能實時自動調(diào)整。比如，當(dāng)鋸條彎曲達(dá)到系統(tǒng)的一定閥域值時，系統(tǒng)就降低速度自適應(yīng)或關(guān)閉進(jìn)給。這需要在原有普通帶鋸床的基礎(chǔ)作較大的改動，如：改變原有的液壓單元，增加鋸條彎曲監(jiān)控器等。 按照廠方的要求，我們沈陽機(jī)床配件主要解決可操作性、送料精度問題。在原普通鋸床上裝配光柵尺進(jìn)行位置測量(圖2)，原液壓系統(tǒng)不變。控制系統(tǒng)軟件安全功能設(shè)計，包括料倉、儲料管理檢索、鋸件分類管理、鋸條彎曲監(jiān)控、材料壓緊、鋸條速度、鋸削進(jìn)給速度的自適應(yīng)控制等。為了能同時滿足不改變原液壓系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)沈陽機(jī)床配件增加了基于普通電磁閥的位置控制模塊。
2 系統(tǒng)控制
伺服系統(tǒng)的閉環(huán)位置控制是比較容易的。普通電磁閥只有“通”、“斷”兩種狀態(tài)，并且具有電磁機(jī)械滯后。液壓油的溫度及壓力變化影響到送料滑臺的定位，因此采用傳統(tǒng)的控制理論進(jìn)行處理比較困難。為使到達(dá)目標(biāo)位置前關(guān)閉送料油缸液壓進(jìn)給，使送料油缸停止沈陽機(jī)床配件時剛好在目標(biāo)位置，是問題的關(guān)鍵。
2.1 系統(tǒng)送料動作過程
系統(tǒng)伺服位置控制模塊采用采樣插補(bǔ)和預(yù)見控制相結(jié)合的位置控制(具體控制略)。而普通電磁閥油缸的位置控制模塊采用學(xué)習(xí)、預(yù)見控制，通過系統(tǒng)經(jīng)驗值和當(dāng)前狀態(tài)，決定關(guān)閉送料油缸的位置，使送料油缸停止時剛好達(dá)到目標(biāo)位置。由于電磁機(jī)械滯后及運(yùn)動慣性，通過“通”“斷”控制送料沈陽機(jī)床配件滑臺移動0.1mm幾乎不可能的。為了保證最小送料長度及送料精度，后鉗使送料滑臺后退到到LK位置(圖4，S1—S2)，然后向前移動到預(yù)測位置LT關(guān)閉送料電磁閥(圖4，S2—S3)。當(dāng)送料油缸運(yùn)動停止時后鉗夾緊(圖4，S4)。后鉗夾緊到位時前鉗松開，前鉗松開到位時開始送料(圖4，S5)。送料到位后前鉗夾緊(圖4，S6)。前鉗夾緊到位時后鉗松開(圖4，S7)。后鉗松到位后開始后退，為下一次送料作準(zhǔn)備(圖4，S1)。雖沈陽機(jī)床配件然系統(tǒng)定位多移動了距離2X(LK-L)，但整個過程與鋸削過程并列進(jìn)行。在送料長度小于最大一次送料長度時不影響效率。2.2 普通電磁閥控制油缸基于學(xué)習(xí)、預(yù)習(xí)的位置控制
普通電磁閥的控制只有“通”“斷”兩種狀態(tài)。影響定位的因素很多，如：液壓油的阻尼變化、壓力變化、負(fù)載慣性等。為了提高精度，送料到位由機(jī)械緩沖限位，誤差可以忽略，誤差主要來自空程定位。為了預(yù)測合理的電磁閥關(guān)閉位置LT(圖4，S3)，我們可以沈陽機(jī)床配件測定減速距離DL(DL=LT-L L為油缸停止位置)與當(dāng)前速度VT的關(guān)系。通過調(diào)整工作壓力(最小到最大)改變VT，可得到一組數(shù)據(jù)(DLi，VTi)。
該數(shù)據(jù)在調(diào)試時測試，系統(tǒng)自動完成數(shù)據(jù)表的存儲。定位(圖4，S2→S3→S4)到L時，存在誤差e1主要是由調(diào)試狀態(tài)與當(dāng)前狀態(tài)的差別造成的。把每次夾緊定位的誤差EL引入預(yù)測位置LT，使定位偏差最小。為了便于計算取LK-L=C(C為常量取10mm)。系統(tǒng)實時控制采用計算機(jī)的時鐘中斷，采沈陽機(jī)床配件樣周期為2ms。送料油缸從LK到L的位置控制原理如圖5所示。
利用這種控制方法，光柵尺精度為0.02mm時實測定位誤差≤±0.05，已完全能滿足鋸削送料的精度要求。為了消除特殊因素，當(dāng)誤差｜e1｜＞0.05時，系統(tǒng)使送料油缸返回到LK并重新定位，從而保證了系統(tǒng)定位的可靠性。
2.3 內(nèi)置PLC實現(xiàn)帶鋸床動作的邏輯關(guān)系
計算機(jī)通過定時采集光隔離I/O卡的輸入狀態(tài)，由軟沈陽機(jī)床配件件完成邏輯關(guān)系運(yùn)算并進(jìn)行相應(yīng)的輸出(內(nèi)置PLC)。
2.4 其余控制模塊的功能
系統(tǒng)的模擬輸入輸出模塊，使鋸削過程的監(jiān)控具有廣泛的意義，如：鋸床只要增加鋸條變形的反饋，即可對鋸削速度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。增加伺服閥，即可對鋸削過程沈陽機(jī)床配件的速度和位置控制進(jìn)行優(yōu)化。系統(tǒng)的管理功能使材料和工件的管理更方便。系統(tǒng)的中文界面和實時的圖形狀態(tài)顯示，使操作更友好更直觀。由于系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)PC，使鋸削的網(wǎng)絡(luò)化管理更便捷。3 帶鋸床數(shù)控化的幾點建議
雖然不改變普通帶鋸床的機(jī)械電液系統(tǒng)即可實現(xiàn)數(shù)控改造，但基于計算機(jī)數(shù)控的優(yōu)勢并沒有完全發(fā)揮。設(shè)計適合數(shù)控的帶鋸床光機(jī)，增加材料壓緊、鋸帶彎曲傳感器，用沈陽機(jī)床配件伺服閥控制油缸的速度和位置，將使CNC鋸床的性能更優(yōu)化。如：當(dāng)鋸條變鈍，或材料出現(xiàn)不均勻時，通過鋸帶彎曲傳感器，即可反饋到計算機(jī)中并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
鋸床是較簡單的機(jī)床，用戶不會要沈陽機(jī)床配件求自己的鋸床具有加工中心的功能。計算機(jī)控制的鋸床不只為用戶提高了鋸削的效率和質(zhì)量，更重要的是計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功能，會使鋸削與CIMS的其余環(huán)節(jié)聯(lián)系更緊密，管理更方便。 | | | | [返回] [打印] |
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