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[图文]WEH110/3100扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性           ★★★
WEH110/3100扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性
作者:佚名 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2011-5-12 16:33:47
【摘要】WEH110/3100扭轴同步液压折弯机是江苏亚威机床股份有限公司的产品之一,具有坚固的刚性扭轴设计,及内置式的机械挡块,是一款优秀的折弯机。本文主要介绍了一种对这种折弯机的数控化改造技术,该技术以较经济的方式实现自动调整,从而完成连续折弯,验证了此型扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性,同时提高了折弯机的尺寸精度和劳动生产率,减轻了劳动强度。
  【关键词】数控;折弯机;精度;生产率
  
  目前折弯机品种规格较多。当产品要求较高时,一些有条件的企业一般选用数控折弯机。通常数控折弯机国产机型价格约为同规格普通折弯机的4倍,而进口折弯机价格则高达10倍以上。对于我国众多的中小型企业,目前由于受资金实力等的限制,多数还是以普通折弯机为主,其工作精度低,劳动强度大,生产效率低。若要适应日益激烈的市场竞争,这种状况亟待改变。
  1.机床数控改造发展历史简要介绍及分类
  机床数控化改造,顾名思义就是在机床上增加微型计算机控制装置,使其具有一定的自动化能力,以实现预定的加工工艺目标。
  机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点:
  其一是恢复原功能,对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复。
  其二是NC化,在普通机床上加数显装置,或加数控系统,改造成NC机床、CNC机床。
  其三是翻新,为提高精度、效率和自动化程度,对机械、电气部分进行翻新,对机械部分重新装配加工,恢复原精度;对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新。
  其四是技术更新或技术创新,为提高性能或档次,或为了使用新工艺、新技术,在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新,较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
  2.WEH110/3100扭轴同步液压折弯机改造前的功能特点
  江苏亚威机床股份有限公司出产的一款WEH110/3100扭轴同步液压折弯机,具有如下的技术特点:(1) Y轴控制机动调整,数显表直观地反映滑块的调节行程; (2) 后档料X轴控制机动调整,数显表直观地反映后档料位置;(3) 坚固的刚性扭轴设计,确保滑块运动的同步;(4) 内置式机械挡块,确保滑块的精确定位;(5) WEHK可配不同档次的数控系统和驱动系统。
  常见的饭金件折弯结构如图1所示。在普通折弯机上只能先按尺寸a调整好后挡铁位置后,折一批工件的第一道边,再按尺寸b重新调整挡铁位置折第二道边,这样工件需多次上下机床。如果批量大,则要中途搬运,需提供折弯更大的周转空间,从而增加大量的辅助工作,增加了劳动强度,降低了劳动生产率。另外,挡铁的调整一般采用卷尺、钢皮尺来测量,精度无法控制。即使采用较精密的量具测量也会因缺乏理想的测量基准而难以达到较高的测量精度,加工精度仍难以保证。 

 

  3.扭轴同步液压折弯机的数控改造
  3.1改造方案
  图2所示为对该型号机型的折弯机设计的一种单轴数控挡料执行机构。该机构由步进电机7驱动,电机与滚珠丝杠9直连实现无间隙连接传动。步进电机步距角为0.9°,滚珠丝杠螺距为4mm,该最小运动设定量完全能满足一般的折弯要求。
  一般的折弯件结构其折弯弯边宽度都比较小,但折弯边长度可能会很大(如门板结构) ,所以机构轴向运动行程相对来说较小,而对挡铁宽度范围则要求很大。比较好的方案是挡铁在折弯边长度的两端两点接触,从而减少或消除上道工序剪切边直线度的影响,使误差减至最小。图2中,挡铁12在挡铁座13上沿宽度方向可调,以适应不同弯边长度的需要(如图2中I)。从情况考虑,将折弯执行机构设计成一短宽体结构。从保证运动件精度和稳定性出发,配置运动导轨时导轨间须有一定的跨度。
  综合上述要求与折弯机自身状况,本执行机构整体采用框架式,以降低成本,且便于现场安装。由于上述结构较易变形扭曲,因此采用一圆一平导轨组合,以圆导轨10为主导轨,平导轨17作为辅助导轨,避免了框架因微量变形而造成的运动不畅。
  执行机构零点设于挡铁与折弯上模刀口直线刃重合位置,即折边宽度为零处,这样系统设置数值即为折边宽度值。由于挡铁回零须回到固定折弯模(下模)的上面,考虑到薄板折弯时挡铁与折弯模不允许留有太大的间隙,因而挡铁回零很可能导致干涉而造成损坏。因此本机构在运动行程的中间设有参考点,该点与零点问距离固定,正常情况下只需回参考点即校验了零点位置。参考点设定由两个霍尔开关(即图2中2与15)来实现。2为到位粗定位开关,15为精确定位的开关。15置放于直径为d的圆周上,相当于一个丝杠螺距k放大为πd的圆周,假定15能达到的检测精度为0.01mm,则在丝杠螺距等于4mm,直径d=40mm时,精确定位开关15的轴向定位精度为0.0032mm(0.01k/πd),匹配较好。图2中件1,4为两行程极限开关,控制机构运行的最大行程范围,防止超程产生机械冲击而影响机构精度。超程开关起作用时,机构则无条件停止。
  从整体造价考虑,本装置步进电机控制不再另配数控装置,而由控制本装置运行的PLC 实现其位置控制,这样电控硬件简单可靠,结构紧凑,很适合于工业现场。 
 折弯机数控系统采用三级计算机控制,第一级由PC构成,安装有数控折弯机自动编程软件,第二级为主机级,由STD工业控制机组成,该级除Z80CPU模板外,还有由8031单片机管理的高分辨率显示驱动板,中功率输入输出板,位移计数板, A/D转换板和串行接口板等。第二级可以完成控制参数的输入,工件编程, 折弯力、工作台加凸量、回弹补偿量、板厚变化自动补偿等的计算,各轴的位置控制,上模分段,折弯控制,实际位置显示及系统故障显示等功能。第三级为执行级, 由四个单片机构成的交流伺服驱动单元及一个组成。
  3.2改造后的功能特点及先进性
  利用本装置对普通折弯机进行改造,虽然经费投入不多,却能实现数控折弯机的基本功能,可对加工对象进行连续折边,从而减少了工件的上下搬动次数,工件一次连续折边完成后便可流向下道工序,避免了工件在机床边的大量堆积,简化了物流,提高了效率,大大减轻了工人工作量。控制系统可存储大量的折边工件程序,以供随时调用,免去了原来每次更换工件后重新调整挡铁的麻烦。由于挡铁位置精度高,折边精度必然相应地大幅度提高。同时,将智能伺服单元作为执行机构,可以提高系统的快捷性,同时也容易对系统进行扩展性功能增强。实践证明,本装置的投入应用取得了较为理想的效果。
  4.结论
  本文主要介绍了一种WEH110/3100扭轴同步液压折弯机的数控化改造技术,该技术以较经济的方式实现自动调整,从而完成连续折弯,验证了此型扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性,同时提高了折弯机的尺寸精度和劳动生产率。
  
  【参考文献】
  [1]房书文.PC内嵌NC型开放式数控车床软件的研究与开发[D].湖南大学,2006.
  [2]李彩芝.基于PMAC数普兼容式车床开放式数控系统的开发与研究[D].兰州理工大学,2007.
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