液壓原木旋切機(jī)床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)研究

李國(guó)昌

摘 要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得傳統(tǒng)的液壓原木旋切機(jī)床已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，對(duì)其進(jìn)行改造能夠極大程度的提高其運(yùn)行效率，同時(shí)也能夠最大程度的保證其性能。文章主要論述的是有關(guān)液壓原木旋切機(jī)床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)的問(wèn)題。首先，文章對(duì)機(jī)床數(shù)控化改造需要考慮的因素進(jìn)行了分析，繼而在此基礎(chǔ)上對(duì)其數(shù)控化改造方案進(jìn)行了闡述，最后，根據(jù)對(duì)全文的總結(jié)，文章又提出了液壓原木旋切機(jī)床數(shù)控化改造需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，希望通過(guò)文章的論述，能夠使液壓原木旋切機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)得到進(jìn)一步的優(yōu)化與完善，從而更大程度的保證改造效果。

關(guān)鍵詞：液壓原木旋切機(jī)床；數(shù)控化改造；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）14-0001-02

液壓原木旋切機(jī)床板材加工在我國(guó)的存在已經(jīng)經(jīng)歷了很長(zhǎng)的時(shí)間，在傳統(tǒng)的工藝下，數(shù)控化還未被應(yīng)用其中，因此其加工過(guò)程往往具有精度低的特點(diǎn)，同時(shí)其效率也無(wú)法得到很好的保證。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控化技術(shù)也開(kāi)始出現(xiàn)在人們的視野中，將其應(yīng)用到液壓原木旋切機(jī)床板材加工過(guò)程中，完成機(jī)床的改造，對(duì)于其性能以及精確度的提高都具有重要價(jià)值，因此，有必要針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究。

1 機(jī)床數(shù)控化改造應(yīng)考慮的因素

機(jī)床數(shù)控化改造過(guò)程中需要考慮的因素有很多，性價(jià)比、舊機(jī)床的性能、舊機(jī)床隨機(jī)技術(shù)資料的分析以及改造內(nèi)容與考核標(biāo)準(zhǔn)都是必須要考慮的問(wèn)題，以下文章分別針對(duì)上述因素進(jìn)行分析。

1.1 性價(jià)比

性價(jià)比是任何領(lǐng)域在工作中都必須注重的問(wèn)題，高性價(jià)比能夠極大程度的降低企業(yè)的成本，對(duì)于其經(jīng)濟(jì)效益的提高具有很重要意義，在機(jī)床數(shù)控化改造過(guò)程中，性價(jià)比同樣是需要考慮的主要因素。在機(jī)床數(shù)控化改造之前，工作人員需要對(duì)市場(chǎng)上同種數(shù)控機(jī)床的價(jià)格以及性能進(jìn)行考察，要將價(jià)格與性能兩者結(jié)合起來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行分析，而針對(duì)性價(jià)比較為類似的數(shù)控起床而言，主要應(yīng)考慮的便是其供貨時(shí)間，總的來(lái)說(shuō)，供貨時(shí)間能夠與現(xiàn)實(shí)需要相吻合的數(shù)控機(jī)床可以被優(yōu)先考慮。通常情況下，小型數(shù)控車等設(shè)備往往價(jià)格不高，對(duì)其改造的費(fèi)用與購(gòu)買新設(shè)備的費(fèi)用不會(huì)存在太大的差距，因此，沒(méi)有必要針對(duì)這一部分機(jī)床進(jìn)行改造，可以將其替換為新設(shè)備。

1.2 舊機(jī)床的性能

舊機(jī)床往往會(huì)存在很長(zhǎng)的閑置時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，其性能及精度等必定會(huì)極大程度的降低，想要對(duì)其進(jìn)行改造，就必須要針對(duì)其性能進(jìn)行分析，一旦發(fā)展存在性能無(wú)法滿足實(shí)際需求的情況，必須要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，以使其能夠最大程度的與實(shí)際改造需要相符合，這對(duì)于改造工作的順利完成具有重要價(jià)值。

1.3 舊機(jī)床隨機(jī)技術(shù)資料分析

有關(guān)舊機(jī)床的技術(shù)資料對(duì)于改造工作具有重要價(jià)值，從某種程度上講，對(duì)其隨機(jī)技術(shù)資料的分析有利于為改造工作提供參考?？偟膩?lái)說(shuō)，需要分析的資料主要包括以下幾點(diǎn)：

第一，要對(duì)機(jī)床的外觀進(jìn)行仔細(xì)檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的缺陷，在發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)要做好記錄工作。第二，要對(duì)機(jī)床的潤(rùn)滑油進(jìn)行檢查，對(duì)于不能符合實(shí)際需要的潤(rùn)滑油，要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行更換。第三，要對(duì)機(jī)床的動(dòng)作進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)動(dòng)作中存在不連貫以及不靈活的現(xiàn)象，一定要做好記錄工作，并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行維修。第四，要對(duì)機(jī)床的工作精度以及幾何精度進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.4 改造內(nèi)容及考核標(biāo)準(zhǔn)

改造內(nèi)容具有復(fù)雜性的特點(diǎn)。首先，要對(duì)機(jī)床的原功能進(jìn)行恢復(fù)，針對(duì)存在故障的機(jī)床，要通過(guò)維修以恢復(fù)其功能，而對(duì)于維修費(fèi)用與購(gòu)買費(fèi)用類似、或維修費(fèi)用大于購(gòu)買費(fèi)用的機(jī)床而言，可以直接通過(guò)購(gòu)買新的機(jī)床將其替換。其次，NC化對(duì)于機(jī)床數(shù)控化改造也十分重要，對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行改造的目的也是為了使其成為NC機(jī)床。再次，要做好翻新工作，要對(duì)性能無(wú)法滿足NC系統(tǒng)的機(jī)床的系統(tǒng)進(jìn)行更新。最后，要提高改造技術(shù)的創(chuàng)新性，要最大程度的提高機(jī)床的性能以及運(yùn)行效率。

針對(duì)改造的考核標(biāo)準(zhǔn)而言，需要注意以下考核標(biāo)準(zhǔn)：首先，要將改造的費(fèi)用控制在新購(gòu)進(jìn)機(jī)床價(jià)格的30%以內(nèi)，同時(shí)其使用效率也要達(dá)到新機(jī)床的70%～80%之內(nèi)。其次，要將數(shù)控化改造的投入回收期控制在一定范圍內(nèi)，一般而言需要使其低于購(gòu)買新機(jī)床的回收期的一半以下。

2 液壓原木旋切機(jī)床數(shù)控化改造方案

對(duì)液壓原木旋切機(jī)床數(shù)控化的改造需要按照一定的方案進(jìn)行。針對(duì)無(wú)卡軸液壓傳動(dòng)原木旋切機(jī)床的數(shù)控化改造而言，其主要思路為把剝木進(jìn)給刀架的控制方式由液壓控制方式改為交流伺服電動(dòng)機(jī)控制方式。這一改造過(guò)程需要采用原木旋切機(jī)床專用的NC控制器來(lái)完成，需要注意的是，對(duì)NC控制器的應(yīng)用需要遵循一定的原則，要嚴(yán)格按照相應(yīng)流程進(jìn)行。

文章中設(shè)計(jì)的數(shù)字旋切機(jī)床控制器的系統(tǒng)框架圖及其功能圖，如圖1和圖2所示。

通過(guò)對(duì)數(shù)字旋切機(jī)床控制器的系統(tǒng)框架圖及其功能圖的分析可以看出，旋切原木控制系統(tǒng)的核心部位為旋木專用NC控制器，控制器中會(huì)包括顯示以及按鍵的部分，用來(lái)對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改與完善。同時(shí)包括控制面板，設(shè)置控制面板的主要目的是為了完成對(duì)機(jī)床的操作控制。另外，伺服驅(qū)動(dòng)控制以及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制也是系統(tǒng)的重要組成部分，前者的主要功能是控制刀架進(jìn)給，而后者的主要功能則是控制刀口調(diào)節(jié)。

通過(guò)系統(tǒng)功能圖可以看出，其操作過(guò)程主要包括回零方式、自動(dòng)方式執(zhí)行以及手動(dòng)方式三種。其中回零方式能夠按快退鍵執(zhí)行回零，相對(duì)于回零方式而言，手動(dòng)方式能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有很多，主要包括快進(jìn)、快退、慢進(jìn)、慢退以及剝皮五種功能。

3 液壓原木旋切機(jī)床數(shù)控化改造需要注意的問(wèn)題

在液壓原木旋切機(jī)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題有很多，其中伺服驅(qū)動(dòng)器及其電動(dòng)機(jī)的選擇、恒力控制的實(shí)現(xiàn)以及速度匹配控制中的控制算法對(duì)于改造過(guò)程均具有重要價(jià)值，以下文章主要針對(duì)上述三點(diǎn)需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。對(duì)液壓原木旋切機(jī)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題的了解對(duì)于改造過(guò)程的順利實(shí)現(xiàn)具有重要價(jià)值，同時(shí)也是改造效果能夠達(dá)到最好的主要保證，因此，有必要針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行分析。

3.1 伺服驅(qū)動(dòng)器及其電動(dòng)機(jī)的選擇

對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器及其電動(dòng)機(jī)的選擇是在液壓旋切機(jī)床數(shù)控改造過(guò)程中必須注意的一項(xiàng)問(wèn)題，總的來(lái)說(shuō)，旋切機(jī)床在運(yùn)行以及改造的過(guò)程中需要的功率較大，而功率的保證需要伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的保證才能完成，就目前的情況看，市場(chǎng)上能夠滿足旋切機(jī)床改造的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)十分短缺，國(guó)外存在能夠達(dá)到相應(yīng)要求的設(shè)備，但從國(guó)外引進(jìn)對(duì)于成本的要求極高，因此，可以選擇國(guó)產(chǎn)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)一系列的改造去使其能夠滿足相應(yīng)需要。對(duì)此，可以選擇兩臺(tái)4 kW的電動(dòng)機(jī)及其伺服驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)兩者的配合使用，能夠使功率被有效的滿足，同時(shí)也能夠最大程度的使成本得到控制，這對(duì)于旋切機(jī)床改造工作的順利完成具有重要價(jià)值。但要認(rèn)識(shí)到，想要使兩者伺服驅(qū)動(dòng)器能夠同時(shí)發(fā)揮作用，就必須要實(shí)現(xiàn)對(duì)兩者的同時(shí)控制，這需要工作人員特別加以重視。

3.2 恒力控制的實(shí)現(xiàn)

恒力控制的實(shí)現(xiàn)也是必須要注意的一項(xiàng)問(wèn)題。通常情況下，恒力控制的實(shí)現(xiàn)并不困難，僅僅通過(guò)為伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出轉(zhuǎn)矩信號(hào)便可以完成，但想要在兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)下實(shí)現(xiàn)恒力的控制，其難度便會(huì)相對(duì)較高，總的來(lái)說(shuō)，需要控制的內(nèi)容包括以下兩點(diǎn)：首先要控制兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)，使其能夠達(dá)到位置同步，其次，要在上述前提下進(jìn)行恒力控制。這就要求伺服驅(qū)動(dòng)器不應(yīng)僅僅能夠滿足發(fā)出轉(zhuǎn)矩信號(hào)的功能，同時(shí)還要控制輸出位置的脈沖。一般而言，在最開(kāi)始的位置，脈沖需要被快速輸出，這時(shí)指令位置與實(shí)際位置必定會(huì)存在一定程度的偏差，對(duì)此，需要將偏差值控制在一定范圍內(nèi)，并保持其恒定。在恒力控制結(jié)束時(shí)，位置脈沖的輸出便會(huì)被停止，而此時(shí)，工作人員需要對(duì)指令位置以及實(shí)際位置進(jìn)行考察，計(jì)算出兩者的偏差值，并將偏差值與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，如果小于標(biāo)準(zhǔn)值，則必須要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

3.3 速度匹配控制中的控制算法

在速度匹配控制中，控制算法必須要得到足夠的重視。無(wú)卡軸原木旋切機(jī)床在旋切過(guò)程中，往往會(huì)帶動(dòng)原木旋切滾筒的運(yùn)行，滾筒的運(yùn)行具有一定的角度，在角度恒定時(shí)，如果傳動(dòng)比確定，那么便可以得出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行所需要的轉(zhuǎn)速，總的來(lái)說(shuō)，可以將原木的速度設(shè)置為VM，同時(shí)可以將其直徑設(shè)置為DM，滾筒的速度為VG，滾筒的直徑為DG，電動(dòng)機(jī)以及絲杠的傳動(dòng)比為λ，絲杠螺距可以設(shè)置為L(zhǎng)，剝板的厚度可以設(shè)置為H，伺服電動(dòng)機(jī)的速度為VS。設(shè)置完成之后，可以通過(guò)以下公式來(lái)完成計(jì)算：

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)上述文章可以看出，對(duì)液壓原木旋切機(jī)床的數(shù)控化改造已經(jīng)成為了當(dāng)前這一領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢(shì)，傳統(tǒng)的機(jī)床由于具有效率低的特點(diǎn)，因此已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。具體改造過(guò)程中，所包含的內(nèi)容有很多，這需要改造方面的工作人員一一的去對(duì)其進(jìn)行了解，除此之外，改造過(guò)程還必須要按照相應(yīng)的方案來(lái)進(jìn)行，這是保證改造過(guò)程順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。最后，在改造過(guò)程中，還應(yīng)注意伺服驅(qū)動(dòng)器及其電動(dòng)機(jī)的選擇以及恒力控制的實(shí)現(xiàn)與速度匹配控制中的控制算法的問(wèn)題，這樣才能最大程度的保證改造效果。

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