数控火焰切割机的原理

数控火焰切割机工作原理

数控火焰切割机设备的数控系统控制主横梁上的小车沿纵向运动, 控制带有割炬的小车沿横向运动, 其横、纵向的运动合成为割炬的运动轨迹, 也就是所要切割的工件的形状。同时, 火焰切割数控系统中的 PLC 实现切割气路的阀动作和时序控制。在数控火焰切割机系统中, 为保持切割机头与钢板之间的距离不变, 必须配备自动调高装置。

控制系统软硬件组成。由于数控火焰切割机控制精度、工作速度及载荷要求都不是很高, 所以可以采用步进电机以开环方式实现运

动控制。工业控制机和运动控制卡协同完成控制系统的控制功能, 该控制系统电机驱动器能实现斩波恒流细分驱动, 提高了电机运动精度, 并较好的解决了大扭矩驱动时的发热问题。外围控制电路由PLC、继电器等组成, 其输出可控制气路的电磁阀、接触器线圈等, 实现气路的时序控制。该数控系统软件以 WINDOWS XP 为操作系统, 采用 VC++6.0 面向对象开发平台开发功能强大、界面友好的控制系统。软件系统采用模块化思想, 有利于 CAD/CAM的实现。

数控火焰切割机控制软件主要包括四大模块, 其中文档模块完成文件的存储与读取, 图形输入模块和加工模块共同完成零件的加工, 实现 CAD/CAM。系统设置模块负责完成初始化参数及运动参数的设置。该控制系统的图形信息输入模块采用多种方式, 主要的输入方式为: 手工输入 G 代码方式, 该模式下, 在主控制界面的 G 代码显

示区, 允许用户手工输入 ISO 标准格式的数控加工代码; 鼠标绘图

方式输入, 此模式下用户可以直接输入任意直线和圆弧, 自动生成相应的数控加工代码, 为后续加工做好准备; 图形库方式输入, 在图形库中存有几十种常用加工零件的图形, 图形库中的每种图形都以参数形式设计, 可以按实际需要设置各参数; DXF 文件导入方式, 系统可以接收 CAD图形文件, 将 CAD 图形转化为系统识别的图元, 并生成数控加工代码。加工模块。该数控火焰切割机模块是整个系统运动控制的核心模块。首先, 系统从输入的图形信息中读出加工数据信息, 对其进行分析及编译, 使其成为插补运算可以直接应用的数据, 并进行相应的插补运算。为了节省在插补过程中的运算时间, 需要对数控加工程序作预处理, 主要包括直线段和圆弧的预处理。工控机根据插补结果通过运动控制卡控制步进电机的速度和位移。在插补及运动控制过程中, 系统将按照实际运行的轨迹, 对运动路径进行实时动态显示。该控制系统的插补运算采用 DDA 插补原理, 应用两轴的协调运动, 插补得到平面任意图形。在插补过程中,工控机根据数控加工程序中的数值以及各轴的脉冲当量, 计算出各轴应得的脉冲数。步进电机的构造特点是每接受 1 个脉冲就旋转 1 个固定的角度, 因此系统向 X 轴或 Y轴每输出一个脉冲, 切割轨迹就沿 X 轴或 Y 轴移动一个最小的进给位移单位, 这样在精度允许的范围内, 可以得到近似的加工轨迹。在热切割时需要进行“刀具补偿”, 热加工机床的刀具补偿方式与冷加工机床是不同的, 由于加工可行性和连续性的需要,热加工机床需要在切削各段连续曲线前穿孔, 而在冷加工领域是没有这种情况的, 所以热加工机床的刀补建立有别于冷

加工机床的直线过渡形式。热加工机床的刀补建立时需要沿着第一段加工曲线轨迹切线方向首先让出刀具半径的距离, 然后实现穿孔, 否则容易破坏被加工零件的轮廓。同样, 刀补的撤销也需要这种方法以实现刀具中心与曲线终点的最终对准。在插补型刀补中应该采用直线段插补, 以免发生用圆弧插入所带来的工件的尖角被长时间灼烧而变形的问题。