数控技术在皮革裁剪机上的应用

3 裁料机数控系统的分析与设计

　　3.1 模块化设计

　　模块化设计是将待设计的产品上同一功能的单元，设计成具有不同用途或性能的可以互换选用的模块，用以更好地满足用户需要的一种设计方法。

　　模块化设计在技术上和经济上都具有明显的优点，理论分析和实践证明，其意义主要体现在如下几个方面：

　　(1)缩短产品的设计和制造周期；
　　(2)有利于产品的更新换代及新产品的开发；
　　(3)有利于提高质量和降低成本；
　　(4)便于维修。

　　3.2数控装置的设计

　　数控装置是数控系统的核心，鉴于模块化设计的诸多优点，本机器采用功能模块式结构的CNC装置，将整个CNC装置按功能划分为模块，硬件和软件的设计都采用模块化设计方法。本数控裁料机的模块化结构系统框图如图2所示。

图2 数控裁料机模块化结构系统框图

　　在图2中，计算机主板是CNC装置的核心，上面装有CPU，它的主要作用是处理输入到CNC装置中的各种数据和信息，并对其它功能模块发出控制命令；系统总线是CNC装置内部进行数据或信息交换的通道；显示模块和键盘接口是人机交流的媒介；多功能卡可控制I/O设备，是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口；位置控制模块将CPU 给出的数据和要求进行计算，然后发出相应的电脉冲信号，通过相应的接口以驱动步进电机的转动；外存储器用来存放系统的数据，参数和程序等。

4 裁料机的机械传动结构

　　4.1 机器的布局

　　本机器裁料皮革是依靠带刀模的冲头的向下冲裁，采用水平床身，在床身上安装有一龙门架，龙门架上装有可携带刀模的冲头，冲头可以沿龙门架移动（8 轴），而龙门架相对于床身也是可移动的（9 轴）。机器的布局见图3。

　　4.2 机器传动系统的分析与设计

　　冲头的主运动是向下的冲裁，由于要裁断皮革，需要的冲裁力比较大，故采用液压传动来实现。如图3所示，冲头位于龙门架上一空心长方体内，里面装有油缸，可通过液压驱动冲头冲裁。在油缸末端安装有一个有一定厚度的固定活塞，其与油缸壁为密封连接，中间穿有一和活塞杠等大的孔，可保证冲头是沿皮革表面垂直方向往下冲。为了保证刀模能够裁断皮革，该固定活塞顶端到到活动活塞底端的距离（L）和工作台到刀模刃口的距离（L）相等。分析裁料机的动作可知，其运动特征是：下行（冲）—上行（回）—停，即三个动作，采用一个三位换向阀就可以实现动作要求，可通过数控装置来实现对换向阀的控制。冲头的冲程调节一般采用电、液联控方式来调节，在这里我们采用时间控制式。时间控制式是采用延时继电器进行控制，工作前，将材料铺放在工作台上，先设好冲头向下冲裁一次所用时间，当冲头下冲的同时延时继电器计时。材料越厚，刀模越高，延时越长。这种方式不受冲头上限位置和刀模高度的影响。

　　龙门架沿工作台的移动（X轴）以及冲头在龙门上的移动（Y轴）都可以由步进电机来驱动。通过步进电机与滚珠丝杆的连接，可以将步进电机的旋转运动转化为直线运动。冲头沿Z轴的转动也可以通过步进电机来实现，如图3，在空心长方体上部装有一步进电机，其与油缸固连在一起，工作时，步进电机带动油缸转动一角度，从而确定冲头上刀模的方向。

5 结束语

　　皮革裁料是皮革制品在加工过程中的第一道工序，对其以后的工序中会产生重要的影响。因此将皮革裁料机器向数控方向发展，可以大大改善现有皮革裁料的加工条件和效率，必将促进皮革制品加工业的飞速发展。