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        盤類零件感應(yīng)淬火機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計

        2012-10-08 01:11:04劉玉飛楊雪鋒
        制造業(yè)自動化 2012年9期
        關(guān)鍵詞:感應(yīng)器工作臺凸輪

        劉玉飛,李 威,楊雪鋒

        LIU Yu-fei, LI Wei, YANG Xue-feng

        (中國礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,徐州 221008)

        0 引言

        在機(jī)械零件的加工工藝中,淬火是一道重要的工藝。普通的感應(yīng)淬火機(jī)床,由于結(jié)構(gòu)的限制,通常只能對形狀規(guī)則的零件進(jìn)行表面熱處理[1]。對于表面存在曲線形狀的盤類零件(如凸輪),需要設(shè)計專用的淬火機(jī)床和形狀復(fù)雜的感應(yīng)器,常存在定位不準(zhǔn)確和速度不穩(wěn)定等問題,制造周期較長,生產(chǎn)成本高,當(dāng)批量較小時,經(jīng)濟(jì)性差,不適應(yīng)高效率生產(chǎn)的要求。將感應(yīng)淬火技術(shù)與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合,利用工控機(jī)對整個淬火系統(tǒng)進(jìn)行自動監(jiān)控,通過對復(fù)雜曲線表面進(jìn)行簡化,建立恒速運動數(shù)學(xué)模型,結(jié)合基于DSP(數(shù)字信號處理)的運動控制卡,可以有效地提高運動控制系統(tǒng)的控制精度,而且可以簡化系統(tǒng)軟硬件設(shè)計,降低系統(tǒng)費用,提高系統(tǒng)的性能和可靠性,很好的解決了具有曲線形狀的盤類零件的表面熱處理問題[2,3]。

        1 機(jī)床的傳動機(jī)構(gòu)

        為確保定位精度和熱處理質(zhì)量,通過對國外先進(jìn)淬火技術(shù)的分析與設(shè)計計算,確定選用低摩擦的傳動副滾珠絲杠。采用微機(jī)控制,由步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠螺母副實現(xiàn)工作臺的運動,傳動準(zhǔn)確,定位精度高[4]。機(jī)床的運動部分由回轉(zhuǎn)工作臺和直線移動工作臺組成,回轉(zhuǎn)工作臺的中心在直線移動工作臺的中心線上,二者運動相互獨立,由數(shù)控系統(tǒng)控制進(jìn)行實時插補,實現(xiàn)感應(yīng)器沿工件輪廓表面間相對運動。

        2 控制系統(tǒng)的硬件組成

        通過比較分析,機(jī)床的控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制計算機(jī)實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的自動監(jiān)控,可以保證主機(jī)系統(tǒng)的可靠[3,5]。其控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

        圖1 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖

        系統(tǒng)中供液裝置和中頻電源獨立完成啟動過程,其他均由工控機(jī)控制。其中最重要的是功率控制、流量控制和速度控制[6,7]。

        2.1 功率控制模塊

        淬火過程中的加熱功率,直接影響到淬硬層深度及均勻性。工控機(jī)根據(jù)加工程序中的功率給定值,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換,輸出控制中頻電源的輸出功率,感應(yīng)器產(chǎn)生電磁渦流對工件進(jìn)行加熱。利用功率傳感器測量,經(jīng)信號處理后送A/D轉(zhuǎn)換、采樣,作為反饋信號,同時在CRT和數(shù)字面板表上顯示。

        2.2 流量控制模塊

        淬火過程中的供水,包括淬火液(聚乙烯醇)和設(shè)備冷卻水。工控機(jī)根據(jù)加工程序中的流量給定值,通過輸出接口D/A轉(zhuǎn)換,給比例閥指令,使噴頭工作。利用流量傳感器測量,發(fā)出的脈沖經(jīng)信號處理給計數(shù)器,送入主機(jī)進(jìn)行運算、顯示和控制。

        2.3 速度控制模塊

        由于機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計的限制,感應(yīng)器需要與淬火變壓器固連在一起,無法實現(xiàn)繞工件輪廓表面運動,因此,淬火采用工件旋轉(zhuǎn)的方式,即旋轉(zhuǎn)淬火。在中頻輸出功率、間隙及淬火介質(zhì)等固定的情況下,淬火速度直接影響淬硬層深度。速度愈快,淬硬層深度越淺;速度愈慢,淬硬層深度越深[8]。

        工控機(jī)根據(jù)加工程序中的速度給定值,通過D/A輸出接口給變頻器指令,變頻器控制電機(jī)按指定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。通過減速機(jī)構(gòu)和驅(qū)動軸使直線移動工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺運動,與驅(qū)動軸聯(lián)接的電磁感應(yīng)式脈沖編碼器發(fā)出脈沖,送入計數(shù)器板,工控機(jī)計算工作臺的速度,在CRT和數(shù)字面板表上顯示,并作為反饋量與給定值比較后進(jìn)行控制。將速度值對時間進(jìn)行積分,可算出直線移動工作臺的位移。

        淬火加熱時間是控制淬火溫度的重要參數(shù),而且在淬火過程中,要保證感應(yīng)器與工件之間的間隙恒定。因此,為了獲得均勻淬硬層和操作安全,必須控制工件表面相對于感應(yīng)器的移動速度處于基本恒定的狀態(tài),即恒線速度運動。這是平面非圓曲線表面淬火處理的數(shù)控感應(yīng)淬火系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題,也是保證熱處理質(zhì)量的重要因素。

        通過編制相應(yīng)程序,可以實現(xiàn)對速度的控制,但是由于盤類零件的平面具有曲線形狀,在編程時需要建立平面復(fù)雜曲線恒速運動的數(shù)學(xué)模型,將復(fù)雜曲線簡化成折線,由于數(shù)控系統(tǒng)具有很強的直線插補功能,在簡化后的凸輪輪廓的任一條折線上,按直線插補編程便可實現(xiàn)恒線速度控制。下面以在實際中應(yīng)用較多的典型盤形零件凸輪為例進(jìn)行分析。

        平面凸輪感應(yīng)淬火傳動裝置的工作狀態(tài)與對心移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)類似,運動結(jié)果基本相同,可以用如圖2所示的對心移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)代替平面凸輪感應(yīng)淬火裝置的機(jī)構(gòu)模型。回轉(zhuǎn)工作臺帶動凸輪1以ω轉(zhuǎn)動,相當(dāng)于直線移動工作臺的移動桿2保持與凸輪輪廓間等距,并以νx移動,兩者之間的相對速度νH即為所需保證的恒線速度。

        圖2 平面凸輪感應(yīng)淬火裝置機(jī)構(gòu)模型圖

        平面凸輪實際輪廓曲線是根據(jù)需要確定的,很難用特定的數(shù)學(xué)函數(shù)來表示,通常用極坐標(biāo)來表示,即: r= f(θ),式中r為曲線輪廓對應(yīng)的向徑,θ為凸輪轉(zhuǎn)角。按技術(shù)要求,感應(yīng)器與凸輪輪廓應(yīng)始終保持等距,所以感應(yīng)器的移動量dx等于凸輪向徑的變化量dr ,即dx =dr。感應(yīng)器的速度:

        在凸輪輪廓曲線上任取一段長度ds ,則ds =rdθ = f(θ)·dθ。輪廓的線速度:

        式(1)、(2)建立了νH、νx和ω三者之間的關(guān)系,由理論力學(xué)分析可知,線速度νH是νx和ω的二元函數(shù),即:νH=f(ω ,νx)。

        為了便于分析,將理論上光滑的凸輪輪廓曲線簡化為若干條折線,認(rèn)為凸輪輪廓由很多條折線組成[2]。每條折線對應(yīng)一個凸輪轉(zhuǎn)角,設(shè)為θ,θ取值越小,簡化后的輪廓越接近實際凸輪輪廓。運動過程中,取任意θ區(qū)間,設(shè)A點為輪廓區(qū)間的初始位置,對應(yīng)極徑OA 為ri,A'點為終點位置,對應(yīng)極徑OA'為ri+1。由于θ取值較小,在θ范圍內(nèi)νx和ω可以看作不變。經(jīng)速度分析,可得:

        回轉(zhuǎn)工作臺帶動凸輪的旋轉(zhuǎn)角速度:

        直線移動工作臺帶動感應(yīng)器的移動速度:

        感應(yīng)器與凸輪間的相對速度(恒速):

        淬火時,按工藝要求給定凸輪與感應(yīng)器之間的恒線速度νH,根據(jù)式(3)可以計算出回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)角速度ω,根據(jù)式(4)可以計算出直線移動工作臺的移動速度νx。

        對于模型中的簡化,以凸輪從動件為等速運動規(guī)律和正弦加速度運動規(guī)律為例,用matlab 軟件進(jìn)行分析,旋轉(zhuǎn)角度θ值從10到100取值,得旋轉(zhuǎn)角θ與平均誤差之間的關(guān)系,如圖3所示。

        圖3 旋轉(zhuǎn)角與平均誤差的關(guān)系圖

        由關(guān)系圖可以看出,當(dāng)θ角取值小于50時,誤差在2%以內(nèi)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度取40~50時,產(chǎn)生的誤差較小,對實際應(yīng)用的影響極小。因此,用簡化數(shù)學(xué)模型控制平面曲線,可實現(xiàn)恒速運動[2]。

        通過以上分析可知,將凸輪輪廓曲線進(jìn)行簡化后,用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,可得到需要保證的恒速νH對應(yīng)每個θ區(qū)域的ω和νx。結(jié)合牛頓迭代法,按直線插補編程輸入數(shù)控系統(tǒng),依次分段執(zhí)行程序,控制回轉(zhuǎn)工作臺和直線移動工作臺的運動,具有較高的控制精度[3,9]。

        3 控制系統(tǒng)的軟件功能[10]

        軟件采用C語言實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)程序的編制及開關(guān)量的邏輯控制,實時監(jiān)測系統(tǒng)的執(zhí)行情況,對整個系統(tǒng)進(jìn)行全面管理。

        程序主菜單分為“編寫工藝”、“淬火加工”、“繪制曲線”、“收工作業(yè)”和“退出”。所有操作均為中文界面,采用人機(jī)對話方式。

        編寫工藝即輸入加工程序,依據(jù)工藝卡逐項填入并賦予工藝號,編寫過程中如有錯誤給出提示。

        淬火加工時,工件裝卡后,輸入工藝編號,按啟動按扭,系統(tǒng)對機(jī)床狀態(tài)進(jìn)行檢查, 如未準(zhǔn)備好,給出提示。檢查通過后,系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)的工藝程序及各控制回路的測控程序,程序按工藝進(jìn)行實時控制、檢測和顯示,同時記錄執(zhí)行結(jié)果,生成數(shù)據(jù)文件。加工過程如有異常,控制系統(tǒng)暫停并報警,此時界面顯示故障出處。淬火加工主程序框圖如圖4所示。

        圖4 淬火加工主程序框圖

        繪制曲線即對工件加工過程中的各參數(shù)進(jìn)行記錄,可依次繪制曲線,隨時提供查詢或打印。

        收工作業(yè)可以對工件加工的數(shù)量、品種、工件編號、工藝編號、操作者等信息進(jìn)行統(tǒng)計,可隨時查詢或打印,便于生產(chǎn)和質(zhì)量管理。

        通過退出命令,結(jié)束程序。

        4 結(jié)束語

        本文設(shè)計的感應(yīng)淬火機(jī)床,與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合,并對復(fù)雜輪廓曲線建立簡化的數(shù)學(xué)模型,較好的解決具有曲線形狀的盤類零件的表面熱處理問題。根據(jù)工藝需要,可隨時編程或修改工藝參數(shù),以滿足不同類型零件的感應(yīng)熱處理。通過屏幕顯示,可在線跟蹤淬火的全過程,大大提高了零件的淬火質(zhì)量??梢圆捎猛ㄓ酶袘?yīng)器進(jìn)行感應(yīng)淬火,成本大大降低,具有較好的實際應(yīng)用價值。

        [1] 許旭東,周大振.領(lǐng)先的感應(yīng)加熱熱處理設(shè)備[J].國外金屬熱處理,2000.2,21(1):33-37.

        [2] 吳銳,李廣宏,鄒輝,等.平面曲線零件恒速運動的測試及數(shù)據(jù)分析[J].煤礦機(jī)械,2011.9,32(9):212-214.

        [3] 周永喜,施群,王小椿.基于DSP的運動控制卡的設(shè)計與實現(xiàn)[J].機(jī)床與液壓,2003,3:86-87.

        [4] 陳國民,閆滿剛.對我國齒輪感應(yīng)淬火技術(shù)的評述[J].金屬熱處理,2004,29(1):32-39.

        [5] 莊淑君,沈慶通.曲軸旋轉(zhuǎn)淬火機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計[J].金屬熱處理,1998,1:43-44.

        [6] 葛運旺,羅尚民,張宗杰,等.由PLC和HMI構(gòu)成的感應(yīng)淬火機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)[J].熱加工工藝,2005,9:53-55.

        [7] 葛運旺,趙尊群,張宗杰,等.基于現(xiàn)場總線的感應(yīng)淬火機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)儀表與自動化裝置,2005,5:32-34.

        [8] 周海,曾少鵬,袁石根.感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].熱處理技術(shù)與裝備,2008.06,29(3):9-15,21.

        [9] 孫海洋,范大鵬.CNC參數(shù)曲線實時插補進(jìn)給速度控制方法[J].中國機(jī)械工程,2008.9,19(17):32-36.

        [10] 陳嬋娟,閆永志,藍(lán)通明.開放式數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2007,2:42-45.

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