珠海格力电器股份有限公司 519000
摘要：将绕弯工艺与滚弯工艺集成在一台机床上，采用专用的送料和转料装置，并将基于工业PC（个人计算机）的数控系统应用于弯管机的控制，取代传统PLC（可编程控制器）的控制系统，以NC（数字控制）嵌入PC的结构形式（工业PC内嵌入工业运动控制卡和工业I/O卡），在Windows操作系统的基础上，实现了三维复杂管件的加工成型。生产与试验结果表明，基于PC的3D数控弯管机不仅提高了加工效率（连续加工）和加工质量，而且提升了三维管件加工的柔性和数控系统的开放性。弯曲是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和成形设备对板料和管材金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。管材弯曲加工的方法很多，本文设计研发的数控弯管机采用绕弯式有芯弯曲，属于冷冲压工艺。数控弯管机是基于矢量弯管原理，按程序通过数字控制系统来弯曲用户所需管件的先进弯曲加工设备，其执行机构主要包括夹紧弯曲机构和管材送进旋转机构。
关键词：三维；NC（数字控制）；弯管机；控制
引 言
由于国内技术水平的落后，许多弯管设备的开发和设计只停留在初级阶段，继电器式电气控制系统的生产出的产品质量和成品率还没有达到人们对各种金属管材理想的工艺的要求。90年代后，我国经济的快速发展和不断完善，以及PC技术在全行业的应用，二维弯管机已无法满足复杂的工业需求。三维弯管机的背景下逐渐形成和发展，在弯曲的可编程控制器机控制系统（PLC）中扮演着重要的角色，对复杂管道系统的要求提供了重要保证。现在，由于国内空调、汽车等行业对弯管机从数量向质量转变的需求上升，所以也催生了弯管机技术的飞跃，数控技术，最后介绍了弯管机行业，数控（NC）干预在管道行业的技术革命，从弯曲速度和精度是一个相当大的优势。三角洲作为行业的领导者和先驱产品优势和电通集成技术销售的使用带来更多活力的行业。
1 概念设计
1.1系统概述
基于三维弯曲机的数控系统体系结构的弯曲设计。自动三维弯管机控制系统主要由中达通用数控系统h4c-3，200W和2KW伺服驱动器构成。400W伺服用于驱动小车进行送料即长度进给，200W伺服旋转角度的控制，2kW伺服用于弯管的弯曲角度的控制，外加一系列电磁阀配合机台外部辅助动作。利用中达电通的数控系统画面自由规划，PLC程序的编写，以及丰富的MACRO指令，全闭环高响应的电控配置已经达到了行业的高水平应用。自动三维弯管机控制系统主要由可编程逻辑控制器（PLC）、旋转编码器、人机界面（HMI）和液压油泵。旋转编码器主要用于角度测量和长度反馈，伺服电机主要用于控制旋转角度，并驱动小车实现长度控制，电磁阀用液压泵来实现弯管动力。
1.2系统功能
分手动、半自动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，单角度和多角度，二维角和三维角选择等不同控制要求场合的特定需要。
可以存储数百种产品模型，每个模型可以有20个弯曲角度参数和20个旋转角度的参数设置，可以满足各种复杂、多角度、不同空间的要求，并根据工作日程进行实时监控。
可以自由调整设置“夹紧时间”、“退夹时间”、“进芯时间”，满足实际过程的要求，并防止机械动作延迟所造成的缺陷；
替代试验机模型，用于机器运行，符合管理员权限的人才可以选择测试机模数E，可以设置使用机器的持续时间，以满足人员管理员权限可以在机械上限制使用的设置；
声音报警系统，在操作不当或机械故障时可以在屏幕上提示，并停止报警。
1.3系统特点
中达电通数控系统功能特色，为数控弯管机系统的开发提供了对数控折弯机系统开发的一个开放的平台：
内含可编程控制器的内部功能。
与320 * 240的液晶显示器可以计划显示图片的内容。提供一个动态和视觉的功能，使图片更灵活。
用户可以使用可变的10000组，来添加、减、乘、除、和、或和其他数学运算，灵活的设计和处理程序。
当电机运行时，加速和减速有2种模式，可以调整的机制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在加减速可以设置，加减速也有S形和线性形状可以用来选择。
2 数控弯管机流程设计
2.1档案系统管理设计
根据不同用户的实际需求，对产品的需求多样性，弯管角度参数灵活的特点，对三维弯管机系统的设计要求PLC具有强大的文件处理功能。在系统设计中，采取fun160功能指令的使用。当M1=OFF，M0由0→1时，从缓存器R0开始，长度登记暂存器R101的资料写入以档案寄存器F0开始的区块中（指标暂存器R100的资料为F0的第N个区块）；当M1=ON时，M0由0→1时，自资料寄存器F0开始的第N个区块（指数登记R100 N）暂存器暂存数据存储在R0开始数据登记（对R101带长度）。
2.2长度量测及空间角度系统的设计
该系统的长度测量和空间角度控制用伺服电机进行控制。
伺服电机驱动小车实现长度测量功能，并将脉冲数返回到中央处理器的处理。在过去，空间角度控制采用手动旋转，当编码器计数驱动电磁铁动作时，但由于电磁铁动作的时间延迟，造成弯头精度不足。
在改进的系统中，采用伺服电机旋转，自身闭环控制，不仅满足了系统控制精度的要求，而且大大提高了生产效率和自动化程度。
2.3角度参数的设计
该系统的每个部分可以设置为20个弯管角度和20个空间旋转角度。由于各部分的弯曲角度不能全部设定，当零件的弯曲角度小于20（即其他角度分别为0）时，CPU将继续扫描，直到20角度完全执行，这在很大程度上不仅是浪费了处理器的扫描时间，而且还降低了系统的工作效率。因此，在设计过程中通过0参数来查找方法，当20个参数暂存器中第N个为0时，M2=ON，此时R4的资料为第N个参数暂存器，并告知CPU执行到时结束执行弯管命令。
2.4文件系统管理设计
根据不同用户的实际需求，对产品的需求多样性，对管道的角度参数的灵活角度的特点，三维弯管机系统在设计要求的数控系统具有强大的程序文件处理功能。在系统设计中，使用填充格式的程序设计，采用了中达电通数控系统的填充格式的程序设计。该方案可以让单工件转动不受限制（仅受容量限制，可以说单个工件可以弯曲“无数”个弯），而且不同的工件编写好的程序（输入好的数据）可以保存在不同的程序号中，一共可以保存900个程序，即可以储存900个不同的工件程序。
操作程序看程序很简单的程序。不可修改的干扰过程和程序操作。整个程序的结构分为主程序、预程序、后程序和子程序等，每个子程序都可以用来处理不同的送料和弯曲的方法，调用也很方便。
2.5功能与操控界面设计
数控弯管机分为手动和自动操作的各种方式，并可以满足有芯棒和无芯棒，主动进料和通过式送料控制不同场合的具体需求，并将操作人员填写在数据处理中生成标准G代码到指定的程序，并可以节省计算时间，提高加工效率。根据操作人员的要求，在指定数量的重夹中弯曲，使工件的长度不受机器行程的限制。人性化界面设计。操作人员编程接口，非常人性化简单，只需要输入对应的进给量，旋转角度，弯曲角度，以及补偿量，处理速度（转弯时可以有不同数量的补偿和处理速度）可以。每一行数据输入在图中表示一个弯曲的动作，如果需要拆分一个弯曲的动作，只需要输入相应的动作值即可。例如，你只需要送料不需要弯曲和旋转，你就可以输入对应的送料量Y而后面的旋转量B和弯曲量C都不需要输入，和其他行动以同样的方式。编程窗口与用户输入程序的行数和自动页面的车削，所以单个工件转动不受栏位限制。
参考文献：
[1] 高锦张，陈文琳，贾俐俐.塑性成形工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2001：10-50.
[2] 唐长平.数控弯管机的研究与开发[D].合肥：合肥工业大学机械与汽车工程学院，2005.
[3] 机械工程手册，电机工程手册编委会.机械工程手册[M].北京：机械工业出版社，1982：19-631[4] JB2671-82，弯管机技术条件（附录B）[S].
[5] 陶 冶.材料成形技术基础[M].北京：机械工业出版社，2002：20-60.
[6] 郑文纬，吴克坚.机械原理（第7版）[M].北京：高等教育出版社，2001：157-183.
[7] 濮良贵，纪明刚.机械设计（第7版）[M].北京：高等教育出版社，2003：399.
[8] 孙印杰，田效伍，郑延斌.野火中文版Pro/ENGINEER基础与实例教程[M].北京：电子工业出版社，2004：30-80.[9] 祝凌云，李 斌.Pro/ENGINEER运动仿真和有限元分析[M].北京：人民邮电出版社，2004：50-100.
论文作者:吕方明
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/16
标签：弯曲论文; 角度论文; 弯管机论文; 程序论文; 系统论文; 数控论文; 工件论文; 《基层建设》2016年15期论文;