影响数控飞剪机动态剪切精度的诸因素实验研究..docx

影响数控飞剪机动态剪切精度的诸因素实验研究　1.工作机械的运行方式及控制系统构成　　①放卷工步由变频器驱动实施钢带放卷。　　②成型工步完成冲齿和成型。　　③移动剪切平台（以下简称移动平台）完成对齿条的剪切。　　本文讨论的是“移动剪切平台对齿条的动态剪切过程及其各影响因素”。　　1.1移动剪切平台对齿条的动态剪切过程　　⑴齿条的运动　　齿条的运动速度由成型工步的速度决定。成型工步由变频器驱动。其速度是一确定值。　　⑵移动平台由数控系统的伺服电机驱动。移动平台上装有编码器和冲切模。由编码器对齿条的长度进行数齿计数。由冲切模实施动态冲切。　　⑶动态冲切　　①在正常工作时，齿条由成型工步驱动以规定的速度运行。齿条进入移动平台后，安装在移动平台上的编码器对齿条的齿数进行计数，当计数信号到达“启动计数值”时，数控系统发出伺服电机正向启动信号。　　②移动平台正向移动跟随齿条运动速度，当计数信号到达“齿长计数值”时，此时移动平台速度已经与齿条运动速度相等，系统发出冲切信号切断齿条。　　③移动平台正向停止，反向运动回到起点。等待下一次冲切循环。　　1.2移动平台控制系统的构成　　（1）控制系统主控单元三菱FX1S-20MR。FX1S-20MR负责接收编码器计数信号，发出移动平台启动信号，冲切信号，正向停止信号、反向启动信号。　　⑵移动平台的伺服电机是数控系统中的一个伺服轴。其正向启动/停止，反向启动/停止信号由主控单元三菱FX1S-20MR发送至数控系统。　　⑶编码器为国产编码器，每转32脉冲。对应于齿条是每齿1个脉冲。脉冲信号接入FX1S-20MR。　　2.移动平台的动态冲切模式分析　　在编制完成移动平台的PLC程序和设置伺服电机的相关运行参数后，对齿条进行了试切。以5条为一组试验了各运行参数。其结果是移动平台运行节拍符合生产要求，但齿条长度长短不一。试验了各种参数仍然没有得到满意结果。为此必须对移动平台的冲切方式及影响冲切精度的各因素进行仔细的分析，找出影响冲切精度的主要原因。　　2.1移动平台的动态冲切模式分析　　移动平台的动态冲切过程如图2所示：　　（1）A-B阶段：　　齿条进入移动平台后，安装在移动平台上的编码器对齿条的齿数进行计数，当计数信号到达“启动计数值”时，数控系统发出伺服电机正向启动信号。　　移动平台启动加速运行，当“齿条行程”与“移动平台行程”之差=跟随行程，即图2的B点，系统发出计数完成信号（已经达到标准剪切长度）。　　（2）B-G阶段：　　移动平台继续加速运行，齿条也继续运行，这一阶段移动平台速度尚未到达齿条运动速度，两者之间有相对移动。这一阶段产生的相对移动即“剪切长度误差”　　（3）B-C阶段：　　速度跟随阶段。目的是让移动平台速度达到齿条速度，使两者速度完全相等。　　（4）C-D阶段。在C点发出冲切启动信号。由于电气机械的延迟约200ms，实际在D点位置切断齿条。　　（5）D-E阶段。　　在E点位置编码器计数清零。由于冲切的震动会引起编码器误动作发出脉冲。为消除该影响，因此延迟到E点才发出清零脉冲。所以从B点---E点这一区间齿条与移动平台的相对运动（尽管很小）没有受到编码器的计数监视。（实际试验中，在B点就发出清零信号剪切长度最整齐就是因为齿条运动全程受到监视。）　　不管震动脉冲是正，负都在E点被清掉。　　但在E—F阶段还出现震动脉冲，就可能出现两种情况：　　①正脉冲-------出现短齿。　　②负脉冲------出现长齿。　　（6）E-F阶段。计数器清零---移动平台正向停止阶段。这一阶段要保证清零完成再正向停止。在该阶段出现过清零时间延迟到正向停止点出现正常计数脉冲被清零从而出现“长齿”的现象。　　2.2移动平台动态冲切的PLC程序　　根据对移动平台动态冲切模式的分析，编制了运动部分的PLC程序：　　第0步为设置“滤波系数”，提高计数口X0接收计数信号的频率。　　第6步以X0为接收编码器计数信号口。计数器C1为齿条长度齿数计数。C3为移动平台启动计数。　　第14步计数器C3到位，发移动平台启动信号（Y0）　　第35步计数器C1到位，延时T201时间后发冲切指令（Y5）　　第37步计数器C1到位，延时T202时间后发计数器清零指令。　　2.2影响剪切长度精度的因素　　基于对移动平台的动态冲切模式分析，归纳出影响剪切长度精度的因素如下；　　（1）编码器脉冲信号　　（2）同步冲切-----在冲切时，如果移动平台与齿条有相对运动，则冲切长度无法保证。为了实现同步冲切必须调整跟随时间，即图2中的C-D阶段和PLC程序中的T201。　　（3）伺服电机加速时间　　3.对影响冲切精度诸因素的进一步分析和优化　　3.1编码器脉冲信号的影响　　编码器脉冲信号-----编码器脉冲信号是控制移动平台运动和发出冲切信号的基础。如果有