Programa de alimentador de punzonado CNC
Además de utilizarse en el moldeado de plástico de componentes mecánicos, la punzonadora también se utiliza como cuerpo principal y máquina madre de muchos equipos especiales para el punzonado y corte de pantallas, esteras, cubiertas protectoras, etc. La punzonadora es una máquina herramienta de control de puntos y no procesa durante la carrera intermedia. Dado que los productos de procesamiento general son únicos y los moldes no se reemplazan con frecuencia, el control de relé se usa generalmente en el control de punzonado tradicional y los materiales generalmente se alimentan manualmente. Este método tiene las desventajas de baja eficiencia, velocidad lenta, precisión no garantizada y seguridad oculta. peligros. Una serie de preguntas. Debido a restricciones en la gestión financiera y otros aspectos, las empresas municipales y las pequeñas y medianas empresas privadas de mi país utilizan equipos de estampado más simples. La mayoría de los materiales se alimentan manualmente y carecen de dispositivos de protección. Con el desarrollo de la industria de mi país y la complejidad de los tipos y procesos de piezas de estampado, así como los requisitos de producción humanizados, la alimentación manual de la producción de estampado ha sido reemplazada gradualmente por una serie de problemas de eficiencia, velocidad, precisión, seguridad y otros aspectos. mediante mecanismos de alimentación automática, cumpliendo así aún más con los requisitos de automatización de la producción de estampado y mejorando la velocidad y precisión de la producción.
1 Estado actual del sistema de alimentación de punzonado CNC
1.1 Tipos de sistemas de alimentación existentes
El sistema de alimentación de punzonado CNC es un producto de integración electromecánica, que incluye piezas mecánicas, Parte de control, fuente de alimentación, parte de detección y actuador. Los sistemas de alimentación automática existentes se pueden dividir aproximadamente en las siguientes categorías según la estructura del sistema de control y los diferentes controladores:
1) Sistema CNC dedicado. Los extranjeros incluyen Fanuc, Siemens y otros sistemas CNC nacionales como Wuhan Huazhong, Guangzhou CNC, etc. Un sistema CNC dedicado tiene las ventajas de una alta precisión de control, sólidas capacidades de programación, alta confiabilidad del sistema y muchas funciones por desarrollar. Sin embargo, para la punzonadora, dado que es un control puntual, el control es relativamente simple. costoso sistema especial, sin duda será un desperdicio de recursos, y el control del dispositivo de alimentación con un significado específico puede no tener necesariamente ventajas.
2) Control de relés. La característica notable del control lógico por relé es su bajo costo, pero tiene desventajas obvias, porque en los equipos de producción modernos a menudo se requiere una gran cantidad de dispositivos de control de conmutación, digitales, de pulsos y analógicos, como el arranque y la parada de motores. , apertura y cierre de electroválvulas, conteo de productos, etc. Este tipo de esquema de control tiene muchas y complicadas conexiones, gran volumen y alto consumo de energía. Una vez establecido el sistema, es difícil cambiar o agregar funciones. Además, la cantidad de contactos de relé es limitada. Por lo tanto, la flexibilidad y la escalabilidad son muy pobres; en segundo lugar, en términos de velocidad de control, la lógica de control del relé se basa en la acción mecánica de los contactos para lograr el control, la frecuencia de trabajo es baja y la velocidad de control natural es muy lenta. Los contactos mecánicos también vibrarán.
3) Control por microcontrolador. El microcontrolador tiene las ventajas de una estructura simple, fácil uso y bajo precio. Es mejor para el cálculo y el procesamiento de datos. Generalmente se usa más en la recopilación de datos y el control de la sala de control central, y está completamente controlado por el microcontrolador. En particular, la consola de movimiento también está controlada por el microcontrolador que envía pulsos directamente. De esta manera, la carga del microcontrolador es particularmente pesada. Además, la señal de interferencia electromagnética en el sitio industrial causará fuertes interferencias al microcontrolador. el microcontrolador se utiliza para obtener la conexión para ingresar al sistema de control en el sitio. Su procesamiento antiinterferencias también es un tema que debe considerarse.
4) Control por PLC. Este también es un método de control comúnmente utilizado en los sistemas de alimentación automática en la actualidad. Tiene una solución simple, una amplia gama de opciones de hardware, programación de software sencilla y, en general, no habrá problemas importantes en la depuración. Sin embargo, esta solución también tiene algunas deficiencias inevitables, por ejemplo, la flexibilidad es relativamente pobre para una aplicación específica, y es difícil elegir un sistema que sea completamente consistente con la aplicación, lo que a menudo conduce a un desperdicio de recursos del sistema. en algunas aplicaciones especiales, es difícil elegir un sistema que sea completamente consistente con la aplicación. En aplicaciones prácticas, algunos detalles técnicos son difíciles de implementar.
1.2 Actuador
Los motores paso a paso se utilizan comúnmente como actuadores de accionamiento en sistemas de alimentación automática existentes. El sistema CNC de circuito abierto compuesto por un motor paso a paso y un circuito de accionamiento es sencillo y económico. Y muy confiable. Sin embargo, el motor paso a paso no puede utilizar directamente energía de CA y CC. Tiene mucho ruido y vibración, poca capacidad para transportar cargas de inercia y tiene fenómenos de oscilación y desfase. Si se controla correctamente, es fácil provocar una explosión. La vibración dificulta el funcionamiento a mayor velocidad.
2 Plan mejorado
Con el desarrollo de la industria de estampado de mi país, el rendimiento de los equipos de estampado ha estado en línea con el mundo y el grado de automatización de la producción de estampado se ha mejorado aún más. , y también se ha propuesto la tecnología de alimentación de la producción de estampado para cumplir con los requisitos cada vez más altos de combinación con el equipo de estampado.
2.1 Sistema integrado de alimentación de punzones CNC
De acuerdo con algunas deficiencias del actual sistema de alimentación automática, se propone un sistema integrado de alimentación de punzones CNC basado en ARM. En términos generales, los sistemas informáticos embebidos presentan principalmente las siguientes ventajas:
1) Especialidad. Los sistemas integrados suelen estar orientados a aplicaciones específicas, por lo que las CPU integradas están diseñadas principalmente para sistemas diseñados para grupos de usuarios específicos y suelen tener las características de bajo consumo de energía, tamaño pequeño y alta integración.
2) Respuesta en tiempo real. Según la definición de sistema integrado, se utiliza en el enlace de procesamiento central de un determinado proceso técnico, cumple con los requisitos de límite de tiempo del proceso técnico y, naturalmente, tiene las características de procesamiento en tiempo real.
3) Robusto y fiable. La mayoría de los usuarios de productos integrados no son profesionales de la informática y las condiciones del entorno operativo son relativamente duras. Su robustez y confiabilidad son condiciones esenciales para dichos productos.
2.2 Selección del servomotor
El sistema utiliza motores lineales para accionar los avances de los ejes X e y. En el sistema de alimentación de la máquina herramienta, la mayor diferencia entre el motor lineal y el motor rotativo original es que se eliminan todos los eslabones intermedios mecánicos desde el motor al banco de trabajo (daga), y la longitud de la cadena de transmisión de alimentación de la máquina herramienta es reducido a cero (este método de transmisión se llama "transmisión cero"). Este método de "transmisión cero" aporta indicadores de rendimiento y ventajas que el método original de accionamiento por motor giratorio no puede lograr
1) Respuesta de alta velocidad. Porque algunas piezas de transmisión mecánica con grandes constantes de tiempo de respuesta (como tornillos, etc.) se eliminan directamente del sistema. El rendimiento de la respuesta dinámica de todo el sistema de control de circuito cerrado ha mejorado enormemente y la respuesta es extremadamente sensible y rápida.
2) Alta precisión. El sistema de accionamiento lineal elimina los espacios de transmisión y los errores causados por mecanismos mecánicos como tornillos, y reduce el error de seguimiento causado por el retraso del sistema de transmisión en el movimiento de interpolación. Mediante el control de retroalimentación de detección de posición lineal, se puede mejorar enormemente la precisión de posicionamiento de la máquina herramienta.
3) Elevada rigidez de transmisión. Debido a que la "transmisión directa" evita el retraso en el movimiento causado por la deformación elástica, la fricción y el desgaste y el juego de los eslabones de transmisión intermedios durante el arranque, los cambios y la marcha atrás, también mejora la rigidez de la transmisión.
4) Velocidad rápida y proceso corto de aceleración y desaceleración. Los motores lineales se utilizan en accionamientos de avance de máquinas herramienta y no hay problema en alcanzar la velocidad de avance máxima para cortes de velocidad ultraalta (que requieren 60-100 m/min o más). Además, debido a la capacidad de respuesta a alta velocidad de la "transmisión cero" mencionada anteriormente, el proceso de aceleración y desaceleración se acorta considerablemente y puede alcanzar una alta velocidad instantáneamente al arrancar y puede detenerse instantáneamente cuando se ejecuta a alta velocidad. Se puede obtener una aceleración mayor, generalmente hasta 2-10 g. La aceleración máxima de la transmisión por husillo de bolas es generalmente de sólo 0,1 a 0,5 g.
5) La longitud de la carrera no está limitada. Al conectar máquinas eléctricas lineales en serie sobre el carril guía, la longitud de carrera se puede ampliar infinitamente.
6) Movimiento silencioso y poco ruido. Dado que se elimina la fricción mecánica de componentes como el tornillo de transmisión, el riel guía puede usar rieles guía rodantes o rieles guía de suspensión de almohadilla magnética (sin contacto mecánico). El ruido durante su movimiento se reducirá considerablemente.
7) Alta eficiencia. Como no hay enlaces de transmisión intermedios, se elimina la pérdida de energía durante la fricción mecánica y la eficiencia de la transmisión mejora considerablemente.
Diseño de hardware puro de la serie 2.3
El diagrama de bloques de la estructura de hardware del sistema mejorado se muestra en la Figura 1. La computadora superior es una PC que se comunica con la computadora inferior ARM a través del puerto serie, y la computadora inferior controla la pantalla táctil y el motor lineal.
La parte de control utiliza el microprocesador S3C2410 de bajo costo, alto rendimiento y bajo consumo como controlador central. Es un procesador emblema de bajo costo, alto rendimiento y bajo consumo con arquitectura RISC de 32 bits con una frecuencia principal de 200 MHz y contiene un controlador LCD (admite pantallas LCD STN y 'rFT con pantallas táctiles), procesador de control SDRAM, 3 canales de ART, 4 canales de DMA, 4 temporizadores con función PWM y 1 reloj interno, 8 canales de ADC de 10 bits, interfaz de pantalla táctil, etc. El nivel de integración de S3C24J O simplifica el diseño de hardware de los sistemas de aplicaciones y mejora la confiabilidad y estabilidad de los sistemas de aplicaciones.
La parte de operación utiliza una pantalla táctil como unidad operativa. La interacción persona-computadora es intuitiva y conveniente, la interfaz es amigable y la operación es simple. También puede realizar operaciones de alimentación automáticas, manuales, de inicio y de parada. como la configuración de algunos parámetros del sistema. Todos los ejes X e y de la parte móvil utilizan servomotores lineales con núcleo de hierro de la serie DDL de Kollmorgen. El estator del motor adopta una estructura en forma de U y el rotor adopta un diseño de núcleo de hierro. El motor lineal tiene una estructura simple, un funcionamiento seguro y confiable y elimina los enlaces mecánicos intermedios, por lo que la precisión de posicionamiento es relativamente alta. El componente de detección de posición utiliza una regla de rejilla, que tiene una alta precisión de detección. Todo el sistema adopta un control de circuito cerrado, lo que mejora enormemente la precisión del sistema.
2.4 Diseño del software del sistema
El software del sistema incluye principalmente dos partes: software de computadora superior y software de computadora inferior, como se muestra en la Figura 2. El software de la computadora host es el principal responsable de la generación, traducción y comunicación del código NC con la computadora esclava y otras PC. El software de la computadora esclava incluye principalmente cinco módulos principales: módulo de control básico, módulo de comunicación de datos, módulo de control de movimiento y módulo de interacción persona-computadora; y módulo de procesamiento de transacciones". 1.
En todo el sistema de software, el software de computadora inferior es el núcleo de todo el sistema. Elegimos utilizar el sistema operativo Linux en tiempo real con código fuente abierto, bueno portabilidad y fácil de aprender como entorno de ejecución de software para completar el análisis. La gestión y programación de los cinco módulos de tareas principales combina el equipo de hardware del sistema para realizar varias funciones del sistema de alimentación. sistema, incluida la gestión de controladores de dispositivos, la gestión de la configuración de inicialización del hardware del sistema, etc., el módulo de comunicación de datos es responsable de la recepción de datos y el procesamiento apropiado de datos; el módulo de control de movimiento incluye operación de interpolación, control y posición de aceleración y desaceleración del motor; control, que es el núcleo del control del sistema; el módulo de interacción persona-computadora incluye pantalla de cristal líquido y entrada de pantalla táctil, etc. El diseño de la interfaz en este artículo se basa en la herramienta de desarrollo de biblioteca de gráficos integrada de Qt, Qt/Embedded. marco de biblioteca entre las aplicaciones del usuario y el kernel; para garantizar la integridad del sistema, se configura un módulo de procesamiento de transacciones para gestionar alarmas y algunas transacciones anormales
La comunicación y programación entre los cinco módulos principales. se completan bajo la gestión del sistema operativo. Cada módulo se define como una tarea específica en el sistema, que comúnmente se denomina modo de subproceso o la función del sistema operativo integrado. En un momento específico, el proceso en el sistema tiene tres estados: estado en ejecución (en ejecución), estado listo (listo) y estado en espera (en espera). Esto se logra a través de los mecanismos de mensajería proporcionados por. El sistema operativo, como buzones de correo, semáforos, colas de mensajes, etc., y no existe otro acoplamiento entre módulos. Si es necesario agregar o eliminar funciones del sistema, esto se puede lograr simplemente agregando y eliminando módulos en las tareas correspondientes. El sistema es multifuncional y diversificado, lo que lo hace abierto y escalable.
3 Conclusión
Este artículo analiza el CNC existente desde la perspectiva del controlador y el servoaccionamiento. situación actual de los sistemas de alimentación de punzones, y en base a las deficiencias de estos sistemas de alimentación, se propone una solución de sistema integrado basada en ARM que se utilizan como motores de control de los ejes X e Y, lo que ahorra recursos humanos, materias primas y es confiable. Se ha mejorado el rendimiento y se ha mejorado enormemente la precisión del control y la modernización.