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至火焰等离子钢管切割机系统插补算法研究

发布时间:2021-08-30 11:57:29 阅读: 来源:放料阀厂家

火焰/等离子钢管切割机系统插补算法研究

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火焰/等离子钢管切割机系统插补算法研究来源:中国五金商机日期:随着自动化新时代的到来,受数字计算机的刺激,人们开始接触计算机火焰/等离子钢管切割机床。尤其是针对大型管材的相贯切割加工技术和高性能微处理器技术,使钢管切割机床控制系统的设计变得更为灵活。

随着自动化新时代的到来,受数字计算机的刺激,人们开始接触计算机火焰/等离子钢管切割机床。尤其是针对大型管材的相贯切割加工技术和高性能微处理器技术,使钢管切割机床控制系统的设计变得更为灵活。

火焰/等离子钢管切割机系统插补算法研究

    随着自动化新时代的到来,受数字计算机的刺激,人们开始接触计算机火焰/等离子钢管切割机床。尤其是针对大型管材的相贯切割加工技术和高性能微处理器技术,使钢管切割机床控制系统的设计变得更为灵活。因此,它们能适应产品的各种发展变化要求,能在短期内生产出符合要求的新产品。另外,在模拟控制系统中不能解决的功能和性能的限制也在数控中得到解决。对此武汉嘉倍徳科技技术部率先在行业内引入插补算法技术介入钢管切割机的控制系统设计及相关切割工艺处理并取得显著成效。

    在钢管切割机插补算法系统加工处理中,首先要给出加工的误差范围。为满足这一要求,在加工中二维或三维的特征点应该由插补算法算出。为了算出给定值,除了基本的直线插补,圆弧插补外,螺旋线插补、轴线插补、极坐标插补等可以在更复杂的二维或三维特征值下使用。插补算法一般由插入器和升降速算法组成。插补算法的最终结果是以良好的内插值替换的,然后译成指令对位置进行循环控制,控制机床轴心的运动,对未加工材料进行加工。

    在钢管切割机常规的插补算法中,每个单位时间内的移动距离是沿着X,Y,Z轴计算,通过升降速实现进给运动的。在这种情况下,路径误差由插补生成的理想曲线轮廓和实际沿X,Y,Z轴升降速的步进间距。最终这种路径误差会在实际的数控加工中体现出来。另外,路径误差呈现出的不同误差情况取决于不同的升降速方法。在抛物线升降速运动中路径误差最小,而在指数方式下误差最大。有鉴于此,武汉嘉倍徳科技曾做了很多尝试,希望能找到更好插补运算算法以减小误差。在年期间,公司技术部针对国外相关资料中提到的插补算法就是通过插入器控制进给速度达到可以消除路径误差的目的。考虑钢管切割机精加工速度的同时,也要考虑升降速和插入器的灵活时变性,微处理器的处理性能在计算机数控中成为一个重要的因素。这种实际需求需要用到数字信号处理和高性能微处理器执行。

    在本文中,嘉倍徳科技将探讨钢管切割机常规插补算法以及线性插补、指数插补、抛物面升降速技术各自在路径误差中的算法。此外,我们还将提出一种新的插补算法,该算法能克服常规插补算法中的一些缺点。该算法采用升降速,补偿沿理想插补曲线生成的参数,尤其是在现有的圆形、螺旋插补中。同时我们将介绍钢管切割机系统中已被推出的插补算法的硬件和软件的控制结构。最后我们还提供了一部分由加工中心产生的实验数据,这些数据与此前嘉倍徳科技迅锋G系列多款钢管切割机中提到的理论相吻合。

    实验表明,在抛物线运动中的加工性能是最佳的,而在指数运动中是最糟的。本文提出的新插补算法比常规的插补算法能获得更好的加工精度。

一、钢管切割机插补算法软件结构

    钢管切割机插补算法系统软件开发环境是基于MSDOS和扩展DOS上的,这种扩展DOS支持80486上的实地址。显示了成熟的数控软件开发环境。在这样环境下,如果一段程序要求有640KB的运行空间,系统将被调用,DOS扩展器将把80486的操作模式从被保护的地址模式变为实地址模式。然后,处理器由MS-DOS控制。如果程序执行完毕,80486的操作模式将变回受保护模式,处理器也将有DOS扩展器控制 。

    一般,成熟的钢管切割机数控软件由以下几个部分组成:

    1. 用户界面程序,可以删除/记录/修改NC程序,参数,刀具偏移量,零点误差等。

    2. 运动控制程序,程序命令接受来自译码,插值,增速/减速以便控制机器手的运动。

    3. 图像仿真程序,程序提供了2维和3维线框/实体的原材料外形轮廓的图像模型仿真。

    4. 与内部PLC有关的程序,这些程序驱动着主轴电机,ATC及其他外部元件的运动。除了这些程序外,NC操作系统也是数控软件很重要的一个部分。它翻译与机器运转有关的重要输入,计算出自动处理操作命令,进料/运行操作,人工数据输入/自动处理操作等等。

    虽然钢管切割机加工一块管件是一个程序化的工作,但是钢管切割机数控系统必须监督机器的动作,或者计算出原料在加工过程中的一些外形轮廓的变化。为了提供这些功能,行业内发展了一套可以管理任务的多核系统。如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为 D=M/(1-S) 在模具设计中为了简化计算为了在多重任务环境下执行,含有数控软件的程序被重组以便分配明确的任务。如本文中所描绘的,成熟的钢管切割机数控软件由4个任务系统和一个中断服务组成。NC操作系统分配任务T1,2维和3维线框/实体图像仿真分配任务T2。另外,有关内部PLC的程序和用户界面程序分配任务T3。任务T3控制着包括用户界面和内部PLC在内的7个菜单,不包括图像仿真。

    最后的任务T4是控制钢管切割机的运行时间。除了这些任务和中断服务以外,成熟的钢管切割机数控软件包括数据库管理/储存刀具偏移,零点偏移,机器运转最优参数,倾斜误差等。如果需要,运行时每个任务都涉及这个数据库。

二、钢管切割机插补算法实测分析

    由三个坐标轴及一个主轴的运动组成的钢管切割机加工设备可以测试改进的数控系统及评估插补算法性能。割炬轴线的运动由永磁铁交流伺服电机控制,电机分辨率为2000脉冲/圈。交流伺服电机由模拟驱动器控制。

    实验中,钢管切割机加工半径和深度分别为29.7mm和3mm,它们由铝工件在直径12mm的铣床上以200mm/min的进料速度加工而成。实际加工过程由测量工具RTHTR250控制。RT经过改动机电的转速HTR250只能检查出已加工部分整体的路线错误,因为它没有能力区分伺服系统造成的路径错误和整个测量的错误。

    通过实验我们发现,传统插值法对具有线性,指数及抛物线型加速度工件的测试路径。迅锋G系列钢管切割机标准的圆代表加工路径。线性,指数及抛物线型加速度的最大路径错误分别为8.75微米,11.20 微米和7.65微米。这表明,传统插值法的路径错误大小受加速度的种类影响。抛物线型加速度的路径错误最小,而指数型的最大。

    如果我们认为路径错误是由于伺服控制系统造成的实验结果与那些数学分析十分吻合,不管它是线性,指数型还是抛物线型的加速度。另一方面,实验也显示了抛物线形加速度的改良插值法测试路径。这是由于路径错误相同导致的,不管加速度是哪一种,如前文中讨论的。与传统插值法最优的结果,改良插值法具有更高的加工精度。

三、钢管切割机插补算法发展方向

    钢管切割机的插补算法具有较好的交互处理界面,针对我们讨论了一种CNC系统,它将高性能的微处理器和DSPs作为动力控制,图像仿真块和内部PLC的CPU。成熟的CNC系统被应用于钻孔当中以便研究其加工精度。

    我们设计了能达到更高加工精度的钢管切割机插值算法,并通过实验证明了它的优秀1.干实验测试时,实验在温度(20±2)℃、相对湿度(65±2)%环境下进行特性。实验结果表明改良插值法可以得到更高的加工精度。

    我们也研究了传统插值法中加速度和插值方法对加工精度的影响。加工结果表明抛物线型加速度最好而指数型最差。

    进一步的研究方向应该是CNC加工工具上数码伺服电机驱动器的应用。这些应用掌控着离散时域里电机的转速及位置。并且要将实验结果与已得到的模拟伺服电机的结果进行对比。

    武汉嘉倍德科技有限公司是一家专业生产数控切割机,数控激光切割机,数控火焰切割机,数控等离子切割机,数控火焰等离子两用切割机,广告数控切割机,数控相贯线切割机,等数控产品为一体的高新企业,公司始终奉行“以质取胜,以诚为本”,的经营理念,坚持“以服务为主导,以性价赢市场”的指导方针。本着客户第一的原则,追求完善的服务。24小时提供主机展示、销售、送货上门、安装调试、技术维修等服务。最大限度的为用户提供服务。

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