關(guān)鍵詞 帶鋸床 PC數(shù)控 預(yù)見控制 CIMS
Retrofit general band saw into NC machine
Liu Mingdeng
1 普通帶鋸床的改造
去年，我公司為浙江雁蕩山機(jī)床實(shí)業(yè)公司改造了一臺數(shù)控鋸床。該鋸床由液壓傳動(dòng)，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(shí)現(xiàn)，下料數(shù)量由計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，各動(dòng)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(dòng)作的邏輯關(guān)系由繼電器完成，驅(qū)動(dòng)由動(dòng)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(shí)，由于需調(diào)整送料長度標(biāo)尺，操作也比較繁瑣。當(dāng)下料長度大于送料行程時(shí)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(jì)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?？刂圃砣鐖D2、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(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整。比如，當(dāng)鋸條彎曲達(dá)到系統(tǒng)的一定閥域值時(shí)，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(dòng)，如：改變原有的液壓單元，增加鋸條彎曲 等。
按照廠方的要求，我們主要解決可操作性、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(jì)，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(shí)滿足不改變原液壓系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)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，使送料油缸停止時(shí)剛好在目標(biāo)位置，是問題的關(guān)鍵。
2.1 系統(tǒng)送料動(dòng)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(yàn)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(shí)剛好達(dá)到目標(biāo)位置。由于電磁機(jī)械滯后及運(yùn)動(dòng)慣性，通過“通”“斷”控制送料滑臺移動(dòng)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(dòng)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(dòng)停止時(shí)后鉗夾緊（圖4，S4）。后鉗夾緊到位時(shí)前鉗松開，前鉗松開到位時(shí)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(shí)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）。雖然系統(tǒng)定位多移動(dòng)了距離2X（LK-L），但整個(gè)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(shí)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(shí)測試，系統(tǒng)自動(dòng)完成數(shù)據(jù)表的存儲。定位（圖4，S2→S3→S4）到L時(shí)，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(jì)算取L轉(zhuǎn)載請標(biāo)注來源158機(jī)床網(wǎng)
