折弯机经济型多轴数控系统开发

0 引 言

　　随着科技的不断发展,一方面由于待加工的机械、水晶玻璃、陶瓷等产品零部件的形状越来越复杂及加工质量的要求越来越高,手工操作的加工精度已不能满足需要;另一方面,为了降低产品成本,追求更好的性价比,要求产品的机械结构应尽量简化。同时,市场上数控系统产品琳琅满目,从高档的基于PC机及板卡的开放式数控系统,到基于DSP、ARM、FPGA等32位高性能芯片和嵌入式操作系统的独立智能控制器,以及到基于文本显示和PLC的中高档的数控平台;对于市场上中、低档加工精度要求的机床而言存在的一个最大问题就是价格较高,而使机床整体成本相应增加。本文研制开发的这套基于折弯机的多轴数控系统:采用性价比较好的AVR系列单片机ATMEGA 128、128X64的液晶显示、普通三相交流电机和光电编码器反馈的方式进行设计和开发,同时对于各部分接口电路采用模块方式进行组合,在满足加工精度0. 05mm基础上,做到经济和实用的效果。

1 折弯机原理与控制系统结构

　　1. 1 折弯机原理

　　目前市场上中、低档折弯机大多是采用半自动化的方式进行设计和操作,系统有X轴和Y轴2个方向的控制,其中X轴电机控制加工板料的位置,Y轴电机控制油缸机械档块定位值。通过脚踏板控制机械液压油缸,使得Y轴方向的滑块重压下来加工板料形成弯度。折弯机工作示意如图1所示,图中左边是Y轴方向,右边为X轴方向。

图1 折弯机工作示意图

　　1.2 数控系统总体结构

　　在控制系统中,单片机主要是完成管理与控制功能(进行相关参数与算法的计算与控制),包括参数设置、故障检测报警、发出启动和停止等各种控制命令。开关量控制模块既可检测现场状态又可通过继电器触点发出开关量控制信号。模拟量控制模块可实现记数功能,模拟量控制模块的开关量控制信号与模拟量控制信号结合,可实现对一些模拟量设备的连续控制。显示模块可以显示系统的状态及控制信息等。曲率半径检测模块及检测剪板机制成品的曲率半径,检测到的模拟信号经模块处理后转换成曲率半径,然后传给上位PC机。详细设计框图如图2所示。

图2 数控系统框图