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電動折彎機的設計與優(yōu)化分析的論文

時間:2022-07-02 15:02:26 設計 我要投稿
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關于電動折彎機的設計與優(yōu)化分析的論文

  計算機數控系統(tǒng)(computernumericalcontrol,cnc)是用計算機控制加工過程,實現(xiàn)數字控制的系統(tǒng),其由硬件和軟件組成,具有通用性強、可靠性高、功能豐富、機電一體化等特點,能實現(xiàn)控制、插補、進給等基本功能及補償、圖形編輯和顯示等選擇功能。目前具有可互操作性、可移植性、可二次開發(fā)性等優(yōu)點的開放式數控系統(tǒng)是先進制造技術的重要研究領域。

關于電動折彎機的設計與優(yōu)化分析的論文

  1.電動折彎機的作用分析

  折彎機在鈑金制造加工中起著十分重要的作用。折彎機是用于制造尺寸大、外形準確度要求較高,相對彎曲半徑大的變曲率型材,已發(fā)展成為板料折彎成型行業(yè)的重要技術載體。因此,對折彎機控制系統(tǒng)的研究也在不斷發(fā)展中。目前在國內液壓型折彎機數控系統(tǒng)占據著絕對的優(yōu)勢,但其和所有的液壓系統(tǒng)一樣,具有易污染環(huán)境、液壓缸響應慢、生產效率低、結構較為復雜、維修成本較高等缺點,且自上世紀八十年代以來再無重大技術改進;谒欧姍C直接驅動的折彎機數控技術則是一門新興的技術。還有一種基于pc機的開放式折彎機數控系統(tǒng),設計了基于cpld的位置控制卡來實現(xiàn)數字—脈沖伺服接口和其他i/o接口功能,但對材料的折彎實現(xiàn)是由液壓系統(tǒng)來完成。

  本文提出一種基于pc機的開放式電動折彎機數控系統(tǒng),它采用伺服電機直接驅動滑塊,在滑塊兩端的同步控制上采用并行結構方式,同時,它采用基于pc機、運動控制接口板卡、伺服系統(tǒng)的硬件結構和實時linux操作系統(tǒng)、專業(yè)數控軟件emc2的軟件結構。實驗證明,該系統(tǒng)具有成本低、可靠性高等優(yōu)點;在對材料的折彎上,x軸和y軸的定位精度都能很好地滿足工業(yè)實際要求。

  2.電動折彎機數控系統(tǒng)設計

  本系統(tǒng)的硬件主要由pc機、運動控制接口板卡、伺服驅動裝置、伺服電機和反饋裝置五部分組成。pc機實現(xiàn)整個系統(tǒng)的管理功能,選用rtlinux作為系統(tǒng)軟件操作平臺,通過數控軟件emc2實現(xiàn)系統(tǒng)的人機操作界面和任務分配,實時顯示各軸的位置數據和各種狀態(tài)信息,并通過該界面向運動控制板卡發(fā)送控制指令,從而驅動伺服系統(tǒng)實現(xiàn)對板料的折彎控制。

  運動控制接口板卡的主控芯片采用fpga(fieldprogrammablegatearray,現(xiàn)場可編程門陣列),板卡通過pci總線與pc機進行相連,一方面接收pc機發(fā)下來的命令,另一方面實時反饋給pc機各軸的位置數據和系統(tǒng)狀態(tài)信息。對光柵尺反饋回來的軸位置信息與給定位置信息進行比較,實現(xiàn)系統(tǒng)位置的閉環(huán)控制,進而通過伺服接口去不斷調整各軸的位移,從而保證折彎控制精度的實現(xiàn)。伺服驅動裝置和伺服電機實現(xiàn)對x軸后檔料板、y軸滑塊的驅動,伺服電機自帶編碼器實現(xiàn)電機速度的閉環(huán)控制;光柵尺作為反饋裝置,把y軸滑塊的位置數據實時反饋同運動控制接口板卡進行處理,構成滑塊位置系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

  3.折彎機工作原理簡介

  折彎機主要實現(xiàn)兩個方向的自由運動,分別為后檔料的水平運動(即本文中由伺服電機控制的x軸運動)和滑塊垂直方向的運動(即本文中由伺服電機控制的y軸運動)。其使用一定的通用模具,通過控制x軸和y軸的位置,即可折成各種不同形狀的零件。具體實現(xiàn)過程為:后擋料板首先移至一確定位置限制折彎工件的折彎邊長和折彎位置,滑塊根據所需折彎角度下降至下模內一定深度進行折彎,然后回程,重復以上過程直至折彎工件加工完畢。

  數控折彎機的優(yōu)勢在很大程度上決定于它的控制精度,主要體現(xiàn)在滑塊兩端的同步性問題上;谒欧姍C直接驅動的電動折彎機滑塊兩端同步性控制上,一般采用主從結構和并行結構兩種方式。由于并行結構方式不容易產生累積定位誤差,也不易發(fā)生諧振現(xiàn)象,可使系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力。由于本系統(tǒng)設計為大功率折彎系統(tǒng),滑塊梁較長,為了有效的防止滑塊梁在向下折彎用力時發(fā)生弓形彎曲以及提高滑塊的平行度,使得折彎控制精度更好,采用了3個支撐柱及3臺伺服電機共同驅動滑塊進行折彎,分別安置在滑塊的左端(y1軸)、中端(y2軸)和右端(y3軸),其中,y1和y2軸互為主從、y2和y3軸也互為主從。三臺伺服電機在同時獲得相同的位置指令后相互協(xié)調同步運動,以免滑塊傾斜造成折彎精度下降甚至機械損傷。這也是數控折彎機區(qū)別于一般數控機床的不同點和難點。為保證三軸在任何時刻位置誤差都控制在規(guī)定的范圍內,從而實現(xiàn)滑塊的同步移動。

  4.結束語

  電動折彎機是折彎機發(fā)展的趨勢,而開放式數控系統(tǒng)是數控系統(tǒng)發(fā)展的主流方向,把二者結合起來,不僅可以克服傳統(tǒng)液壓折彎機的固有缺點,而且可以很好地降低系統(tǒng)成本,使系統(tǒng)具有較高的性價比。本文設計的開放式大功率電動折彎機數控系統(tǒng),采用pc機、運動控制接口板卡和伺服系統(tǒng)的結構,在y軸上采用并行結構的方式,利用==臺伺服電機去共同驅動滑塊的運動,使系統(tǒng)更平穩(wěn)、控制精度更高,同時也具有開放性、軟硬件豐富、可移植性好、人機交互方便等優(yōu)點。實驗驗證,系統(tǒng)在x軸和y軸上的定位精度達到都很好地滿足了工業(yè)實際要求。另一方面,系統(tǒng)gui有待進一步改善,使gui更加簡潔美觀;采用性價比更高的設備、提高系統(tǒng)對反饋數據的運算處理能力,則能進一步降低系統(tǒng)成本和提高折彎控制精度,這有望在下一階段的研究中實現(xiàn)。

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