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切割機原理

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數控火焰切割機改造與維修研究與論述

發表時間:2019-03-04 17:05:11

      本文以數控火焰切割機作為研究主體,以其在設計初期狀态作為重點加以研究,以數控火焰切割機的改造和應用為角度,展開詳盡的研究與論述。對機械層面中設計的不科學處,加以技術控制應用,進而實行了數控火焰切割機的改造研究。 
  所謂火焰切割,顧名思義,是指其熱能載體主要是通過氣體引發的火焰作為燃料,根據工件切割部位金屬展開預熱處理,一旦當預熱的溫度可以滿足一定條件,通過高速切割氧氣流使得預熱部分的金屬出現燃燒且釋放熱能,以此,滿足切割行為的一種切割方式。根據此原理所應運而生的數控火焰切割機在實踐進行元件切割工作中,目前已經得到了十分廣泛的普遍應用,已然可以視作當前數控加工中的重要構成部分。 
  1.數控及伺服驅動系統改造 
  1.1數控設計方案明确 
  數控機床的工作原理也就是通過數字控制技術實現展開制造、加工的一種行為,并且具備自主操控的優勢,其系統是達成數字控制的一種配置,如圖1所示。 
  圖1數控系統圖 
  其中,CNC屬于系統中的核心部門,涵蓋了諸如存儲器、總線、CPU、以及控制軟件等。CNC按照所指定的需要制造加工的相關程序展開軌迹行為,以及進行對機床的輸入輸出解決,最後再輸出相關指令至與之相對的執行部件上,其功能類似于人體的大腦。 
  當伺服系統接收到CNC輸送而來的進給指令,就把此類指令通過換位與擴展後,利用驅動設備換化成為執行部件需要的進給速度、方向、位移等。它将來源自數控的十分微弱的指令擴展為驅動裝置應用的功率信号[1]。驅動單元把伺服單元中的輸出行為轉換成為機械活動,驅動單元和伺服單元共同為數控裝置和機床中的傳動部件的紐帶。 
  1.2伺服系統改造 
  數控機床主要是根據相關指令脈沖進行工作,伺服系統則屬于以數控機床移動部件位置與速率作為控制量的一種系統。因此,伺服系統的程度直接影響着數控機床的操作精度、運行速度等相關指标。在對伺服系統展開改造的過程中,必須堅持一下原則:第一,調速範圍寬。這裡所說的調速是指進給速度能夠在比較寬廣的區域中無級變化,且應當維續均勻、平穩、速降小的狀态。在零速狀态時,伺服則處于鎖定;第二,可逆運行。伺服系統可以較為機敏的完成正、反向運行。處于加工階段時,機床在随機狀态根據軌迹行為标準,即時完成。另外,不可擁有反向間隙。第三,具備傳動剛性與速率穩定性。伺服系統應當擁有優質的靜動态負載屬性,四度系統在切削環境産生改變時,應當讓進給速度維續恒定狀态。 
  改造伺服系統中的開環系統環節中,指令脈沖的輸入和步進電機的旋轉角度息息相關,後者每次都受前者影響。進給指令信号利用脈沖分配器來操作電路。開環系統的特點可以歸納為,操作便捷、組織簡單,但是精确不良。如圖2所示,改造之前數控機床橫宗向驅動是步進單元,在加工的過程中時常會産生誤差過大、應對遲緩等問題,故而,在改造時放棄該系統[2]。與之相對的閉環系統是按照來源于反饋信号和指令信号的對比結果實施對速度與位置的控制。因為現實中的火焰切割機的作業環境往往不甚理想,溫度較高、粉塵大、穩定性存疑,故而,此類系統無法實現。 
  對比之後,本文所改造的系統選擇為半閉環系統。電機附有編碼器,不但性能出色,且組織構成簡單,還能夠确保精度。半閉環系統檢測元件裝置于機床傳動部件中,從側面測量執行部件的位置。半閉環系統隻可以彌補系統環路内部元件出現的誤差,所以,其精度相較于閉環系統略低,然而其組織和調試都更為便捷,并且平穩,性能優異。 
  2.電氣控制結構改造 
  2.1電氣控制設計方案 
  電氣控制部分中的CNC數控系統,是利用驅動控制櫃實現對數控機床制作加工的自動化控制。例如,利用驅動控制櫃1*1插口進入至JV控制電源插槽,從而實行對電源控制;CNC系統利用控制櫃1J1插口進至J1面闆開關信号插實行開關量控制;CNC系利用1J3、1J4插口禁止J3(X驅動信号)、J4(Y驅動信号)插槽實行信号控制[3]。控制櫃接口主要是指控制櫃和元件之間的輸入和輸出口。控制櫃接口實現外部期間、CNC、以及電源的轉接。 
  2.2 PID控制改造 
  PID控制在數控生産的過程中屬于最為常規的控制辦法。系統主要由PID控制器及被控主體構成。PID控制器屬于線性控制器,把偏差的比例、積分利用線性組合形成控制量。因為計算機控制屬于采樣控制,其至可以按照采樣時間的偏差完成對控制量的計算。 
  電動機的運行軌迹的數字PID控制系統通過單片機實現,位移檢測設備用于實時檢測電動機的輸出位移量,且把觀察到的結果反饋到單片機系統。 
  2.3檢測裝置 
  測量裝置屬于确保
數控火焰切割機精度的重點,其将位移測量信号當成反饋信号,且把測量信号改變成為數字,之後再運回至計算機,再與指令脈沖展開對比且操控驅動元件正确運轉。本文系統所擇取的旋轉式增量脈沖編碼器。所以增量式主要是針對位移增量的測量,也就是數控工作台如果移動某一長度,裝置便會産生一個脈沖信号。 
  2.4監控系統軟件工作流程 
  按照火焰切割機需要實現的諸多類任務,能夠得出控制系統在其工作中的一些狀态:第一,等待狀态。控制任務尚沒有展開調度,并未和外部設備實施通訊,控制參數仍然維續于之前加工任務完成後的數值。第二,自檢狀态。在接收到電氣系統的自檢命令後,系統初始化設備,之後根據設置進至電氣系統中的自檢程序,且送回自檢結果,一旦輸入停止指令後,系統恢複到等待狀态。第三,錯誤報警狀态。一旦系統顯現并不常規的狀态時,第一時間進至與之相對應的解決子程度,且提醒用戶。第四,伺服控制狀态。當系統接收至伺服控制命令,利用DI口給控制機輸入運行指令,之後根據加工命令展開與之相對應的工作程序,一旦加工結束後,系統回顧到等待狀态。 
  3.結語 
  大程度掌握數控火焰切割機計重點及應用難點,毫無疑問是火焰切割機應用優勢能夠激發至最大水平的重中之重。其在現實應用階段當所顯現出的特征有,自動化控制、切割信息儲存修改以及保存、運行穩定和可操作性強。縮減切割零件後續打磨與裝焊時間。數控火焰切割機的應用優勢更需要引起人們的廣泛關注與重視,并能夠在實踐操作中得到不斷發展及深化。