液壓折彎機數控系統設計

一、主要生產設備和技術水平低,尚未適應市場折疊機是一種重要的機械工程設備，在沖孔制造和加工中發揮著非常重要的作用。其技術性能指標直接影響到加工精度和生產效率等,從而影響產品的質量和成本。目前折彎機品種規格較多,當產品要求較高時,一些有條件的企業一般選用數控折彎機。通常數控折彎機國產機型價格約為同規格普通折彎機的4倍,而進口折彎機價格則高達10倍以上。對于我國眾多的中小型企業,由于受資金實力等的限制,多數還是以普通折彎機為主,其工作精度低,勞動強度大,生產效率低。若要適應日益激烈的市場競爭,這種狀況亟待改變。本文針對液壓折彎機,提出了一種數控系統設計方案。二、確定板料的折彎位置普通的液壓折彎機主要實現兩個方向的自由運動,分別為后檔料的水平運動(即X軸運動)和滑塊垂直方向的運動(即Y軸運動)。后檔料一般由伺服電機驅動,用于確定板料的折彎位置;而滑塊則由液壓驅動,用于確定折彎角度,如圖1所示。通過控制X軸及Y軸的位置,可以將板料折成希望的形狀,X軸與Y軸性能指標一般如下:后擋料前后移動(X軸):±0.10mm;擋塊上下調整(Y軸):±0.0l5mm;重復定位精度:X軸±0.02mm/Y軸±0.005mm;最小設定單位:X軸0.10mm/Y軸0.01mm;調整速度:X軸6m/min/Y軸0.5m/min。三、上位機提供人機界面折彎機控制系統分為2個部分:上位機及電控箱。上位機提供人機界面;電控箱則包括X軸控制模塊、Y軸控制模塊、伺服驅動器、比例放大器、I/O模塊等,數控系統原理圖如圖1所示。1.操作系統功能上位機采用嵌入式系統,以S3C2410(ARM920T)芯片為處理器,采用WINCE5.0作為操作系統。上位機作為人機界面,可以提供工藝編程功能。上位機具有6.4寸液晶屏,提供圖形界面,通過EmbeddedVC++編程。對上位機的操作通過前面板上的按鈕操作。具體提供以下功能:X軸點動操作;Y軸點動操作;數控操作;工件管理;工藝編程;仿真;狀態顯示。2.軸控制器模塊軸控制系統采用模塊化結構,軸控制系統作與上位機之間通過串行總線(RS422或CAN)通信,完成對各軸的位置控制,上位機作為主站,軸控制模塊作為從站。軸控制器采用TMS320F2407DSP芯片作為控制器。如果需要增加控制軸數,添加軸控制模塊以及修改相應軟件即可。(1)伺服控制系統X軸控制模塊控制系統框圖如圖2所示。X軸控制模塊接收上位機的指令系列,進行插補運算,生成具體的位置給定脈沖,通過與編碼器的反饋形成誤差,對伺服電機進行控制,位置調節器采用PD調節,伺服驅動器及驅動電機選用安川公司產品,X軸是一個半閉環系統。(2)閥的同步控制折彎機Y軸具有兩個油缸,通過比例閥控制油缸位置,為了保證左右兩個油缸運動的同步性,需要對兩個比例閥進行同步控制。Y軸控制框圖如圖3所示。Y軸控制模塊接收上位機的指令系列,進行插補運算,生成具體的位置給定脈沖,通過與光柵尺的反饋形成誤差,對比例閥進行控制,位置控制調節器采用PD調節,另外,為了保證兩個油缸的同步,將1、2油缸的實際位置差值后加入油缸2的誤差寄存器,Y軸控制是一個全閉環系統。(3)動后擋料階開式機構設計在系統上電時,X軸與Y軸均自動進行回零操作,X軸回零時,驅動后擋料后退,當后檔料使絕對零位的霍爾開關動作,則驅動后檔料前進,直到到達參考零位為止,通過這種方式,可以克服由于絲杠間隙產生的誤差。Y軸回零則通過光柵尺的零參考脈沖實現,較為簡便。3.i/o模塊I/O模塊采用C8051單片機作為控制器,I/O模塊主要用于獲取外部開關量狀態(如腳踏開關、行程開關等),將開關量狀態反饋給上位機,并可以獲取上位機的輸出命令,進行輸出。4.機械系統故障為了防止軸控制系統故障導致軸運動超出行程范圍,對機械系統造成損壞,所以配置了6個行程開關,其中X軸配置2個行程開關,Y軸每個油缸配置2個行程開關,