基于EtherCAT通信的雙CPU總線型柔性折彎加工中心專用數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)＊

吳鳳和 王帥淇 孫迎兵 張會龍③ 王 宇 連 輝 柴海寧

（①燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004；②河北省重型智能制造裝備技術(shù)創(chuàng)新中心,河北 秦皇島 066004；③通用技術(shù)齊齊哈爾二機(jī)床有限責(zé)任公司，河北 秦皇島 066004）

鈑金零件具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、成本低、加工簡單、外形美觀和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，在家電、汽車等領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用[1-2]。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，采用折彎件焊接成的構(gòu)件，較同類鑄鋼件在成本上可以省30%～50%[3]。折彎工藝是鈑金加工中的重要加工方式，折彎機(jī)作為折彎加工設(shè)備，能將板材加工成各種角度，且操作簡單、工藝通用性好，在鈑金加工行業(yè)應(yīng)用廣泛[4-5]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時代的消費(fèi)升級，家電、汽車等市場定制化、多樣化的需求不斷增加，鈑金折彎零件出現(xiàn)品種多、批量少、批次多以及形狀復(fù)雜等新特點[6-7]，對折彎加工提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)折彎工藝屬于大規(guī)模量產(chǎn)的剛性加工模式，嚴(yán)重依賴于設(shè)計周期長、定制成本高[8]的專用加工凹模，并需要業(yè)務(wù)熟練的操作工全程參與，難以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時代的生產(chǎn)需求，柔性折彎加工理念由此產(chǎn)生。柔性折彎加工提高了折彎機(jī)的加工柔性，可對訂單需求快速響應(yīng)，加工設(shè)備主要包括多軸柔性折彎加工中心[9]和柔性機(jī)器人輔助加工的柔性折彎生產(chǎn)線[10]兩種。然而，數(shù)控系統(tǒng)大多采用通用的數(shù)控系統(tǒng)，成本高、便捷性較差，無法滿足功能集成與定制化需求。

本文以十軸柔性折彎加工中心為研究對象，提出基于EtherCAT通信的雙CPU總線型系統(tǒng)架構(gòu)，使系統(tǒng)具有較高的通訊速度和較好的抗干擾能力；開發(fā)的柔性折彎加工中心專用數(shù)控系統(tǒng)具備手動控制、數(shù)控編程、程序加工、狀態(tài)監(jiān)控以及系統(tǒng)設(shè)置等功能。針對夾緊機(jī)構(gòu)控制問題，構(gòu)建了曲柄滑塊運(yùn)動方程，實現(xiàn)了夾緊力精確控制及板材準(zhǔn)確定位；針對回彈補(bǔ)償問題，通過實驗擬合方法實現(xiàn)板材角度準(zhǔn)確成型。

1 十軸柔性折彎加工中心工作原理

本文以十軸柔性折彎加工中心為研究對象，折彎結(jié)構(gòu)如圖1所示。加工中心取消折彎凹模部分，將凸模對稱布置于凸模刀架上，可實現(xiàn)板材上下兩方向折彎，并通過自帶的板材夾緊機(jī)構(gòu)及板材送料機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)單次上料完整成型。為實現(xiàn)與系統(tǒng)操作統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)表述，若無特殊說明，本文所述角度均為實際折彎加工成型角補(bǔ)角。

圖1 凸模刀架裝配圖

十軸柔性折彎加工中心機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示，包含10個伺服電機(jī)軸，其中，Z1電機(jī)軸、Z2電機(jī)軸，W1電機(jī)軸、W2電機(jī)軸，V1電機(jī)軸、V2電機(jī)軸兩兩組合，構(gòu)成3組龍門軸。機(jī)械結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)板材上折彎、下折彎、上壓邊、下壓邊加工成型動作及換邊、夾緊/松開、送板/退板輔助加工動作。

圖2 十軸柔性折彎加工中心結(jié)構(gòu)示意圖

上折彎加工時，板材被壓塊19和轉(zhuǎn)盤7固定，Y軸1帶動C型梁2水平運(yùn)動，將板材由上料區(qū)上料狀態(tài)運(yùn)動至在加工臺6上伸出加工長度的待加工狀態(tài)，Z1軸9與Z2軸10驅(qū)動壓刀5垂直下壓，與工作臺6一起實現(xiàn)板材固定，W1軸12、W2軸11、V1軸15及V2軸14驅(qū)動凸模刀架插補(bǔ)運(yùn)動至合理位置，加工完成后各自由軸依次返回待加工狀態(tài)所處位置（若后續(xù)無加工，則返回原點位置），下折彎為對稱動作。上壓邊加工時，板材先上折彎加工至最大折彎角度，然后在規(guī)避干涉風(fēng)險的同時，Y軸1帶動C型梁2，將板材移動至加工臺6中部，壓刀5下壓，實現(xiàn)壓邊加工，加工完成后各自由軸依次返回待加工狀態(tài)所處位置（若后續(xù)無加工，則返回原點位置），下壓邊為對稱動作。當(dāng)前邊所有形狀加工完成，需進(jìn)行下一邊加工時，執(zhí)行換邊動作。該設(shè)備僅實現(xiàn)前后左右四邊加工，故換邊所轉(zhuǎn)角度始終為 9 0°的整數(shù)倍。先由Y軸1帶動C型梁2，將板材移動至上板位置，然后，C軸3帶動轉(zhuǎn)盤4，將板材轉(zhuǎn)過合適角度，最后由Y軸1帶動C型梁2，將板材前沿送至與加工臺6前沿齊平。

2 數(shù)控系統(tǒng)硬件架構(gòu)

依據(jù)十軸柔性折彎加工中心的功能需求，本文提出并開發(fā)了一種采用“PC+運(yùn)動控制卡”模式的雙CPU總線型專用數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)。參數(shù)調(diào)整、加工指令處理、運(yùn)動路徑規(guī)劃和人機(jī)交互等非實時功能由上位的工業(yè)計算機(jī)獨立完成，各電機(jī)的精確位置控制、運(yùn)動方式控制、原點限位檢測等實時控制部分由運(yùn)動控制卡實現(xiàn)。該架構(gòu)將系統(tǒng)功能分散，可有效降低CPU工作量，提高CPU處理速度。

2.1 通信協(xié)議與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)（EtherCAT）利用一種稱為“飛速傳輸”（processing on the fly）的技術(shù)[11]，改善了一般工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率低、網(wǎng)絡(luò)的整體性能下降的問題，提高了通信傳輸速度；同時，EtherCAT具備拓?fù)潇`活、組態(tài)輕松的優(yōu)點，在本系統(tǒng)中，無需配備除運(yùn)動控制卡及驅(qū)動器外的其他專用設(shè)備。并且EtherCAT網(wǎng)絡(luò)存在冗余機(jī)制，可有效應(yīng)對通信波動，適應(yīng)工廠生產(chǎn)環(huán)境。

本文選用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用同軸電纜作為通信介質(zhì)，所有的站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到通信介質(zhì)，所有的節(jié)點共享一條公用的傳輸鏈路?？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在局域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用，具有布線容易、電纜用量小、可靠性高、易于擴(kuò)充和易于安裝的優(yōu)點。

因此，通過EtherCAT實現(xiàn)PC與運(yùn)動控制卡、控制卡與驅(qū)動器之間的實時通信，選用總線型結(jié)構(gòu)作為組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本文總線型組網(wǎng)采用控制卡與驅(qū)動器間使用網(wǎng)線兩兩相連的方式，構(gòu)成類似于串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，能滿足較短時間的資料更新、資料同步時的通訊抖動量低、硬件成本低等要求。

2.2 關(guān)鍵硬件選型

綜合考慮硬件成本、運(yùn)行可靠性及技術(shù)支持等方面，本系統(tǒng)選用廣州研為IMC612E型運(yùn)動控制卡。該運(yùn)動控制卡是EtherCAT總線型運(yùn)動控制卡，最大可支持12組伺服電機(jī)控制、32位開關(guān)量輸出及40位開關(guān)量輸入，可實現(xiàn)高精度、高速度和高可靠的運(yùn)動控制和高速通信，支持各軸點到點運(yùn)動、插補(bǔ)運(yùn)動、龍門驅(qū)動等多種運(yùn)動模式。同時，可實現(xiàn)進(jìn)給倍率控制、暫停、反向間隙補(bǔ)償、正/負(fù)限位、原點和位置鎖存輸入。

本系統(tǒng)的伺服電機(jī)控制由10組驅(qū)動器-伺服電機(jī)交流伺服系統(tǒng)實現(xiàn)，選用英威騰DA200系列高性能交流伺服系統(tǒng)。該產(chǎn)品性能優(yōu)異，速度響應(yīng)頻率高達(dá)2.0 kHz，大幅提高處理速度；分辨率達(dá)到0.15 μm，定位更精準(zhǔn)；自動辨識與調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部增益參數(shù)，縮短系統(tǒng)整定時間；實現(xiàn)飛車保護(hù)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)平順。

2.3 硬件系統(tǒng)整體架構(gòu)

系統(tǒng)主體部分由工業(yè)計算機(jī)、運(yùn)動控制卡和10組交流伺服系統(tǒng)組成。上位機(jī)通過以太網(wǎng)與控制卡連接，控制卡通過EtherCAT總線與伺服驅(qū)動器連接，從而組成高性能、分布式的運(yùn)動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主體部分接線拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 主體部分接線拓?fù)鋱D

伺服電機(jī)與機(jī)床運(yùn)動軸間存在傳動比，由驅(qū)動器所設(shè)電子齒輪比，獲得電機(jī)單圈所需脈沖，從而可實現(xiàn)機(jī)械位置與脈沖值的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系。工業(yè)計算機(jī)根據(jù)目標(biāo)位置和當(dāng)前位置，計算出運(yùn)動距離，將距離換算為脈沖值后，將動作控制信息發(fā)送給運(yùn)動控制卡，運(yùn)動控制卡根據(jù)該信息，對驅(qū)動器發(fā)出相應(yīng)脈沖，使電機(jī)運(yùn)動，驅(qū)動機(jī)床軸運(yùn)動?？刂七壿嬋鐖D4所示。

圖4 運(yùn)動控制邏輯圖

3 數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計

數(shù)控系統(tǒng)的軟件分為工業(yè)計算機(jī)實現(xiàn)的后端邏輯層、運(yùn)動控制卡實現(xiàn)的前端控制層及前后端信息交互的通信層。本文從實際需要出發(fā)，結(jié)合硬件架構(gòu)，提出軟件模塊結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

圖5 數(shù)控系統(tǒng)功能模塊組成圖

3.1 系統(tǒng)功能設(shè)置

通過分析成熟數(shù)控系統(tǒng)功能設(shè)計及柔性折彎加工工藝需求，本系統(tǒng)統(tǒng)主界面如圖6所示，其相應(yīng)功能及其實現(xiàn)邏輯如下：

圖6 系統(tǒng)主界面展示

（1）參數(shù)配置，包括軸運(yùn)動參數(shù)及加工參數(shù)。其中，運(yùn)動參數(shù)用于控制軸運(yùn)動速度、加速度、限位等運(yùn)動相關(guān)數(shù)據(jù)，通過PKG_IMC_SetParam32()、PKG_IMC_SetParamBit()等函數(shù)實現(xiàn)，相關(guān)數(shù)據(jù)保存在工業(yè)計算機(jī)內(nèi)，每次程序斷電重啟后，自動讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行配置；加工參數(shù)用于補(bǔ)償設(shè)備零部件生產(chǎn)及安裝過程中的誤差，在生成相關(guān)運(yùn)動距離時自動對距離修正。

（2）通信狀態(tài)檢測。采用“看門狗”機(jī)制實現(xiàn)，若超過規(guī)定的時間未接收到回傳的“喂狗”信號，則視為通信故障。

（3）報警顯示。系統(tǒng)無法獨立識別機(jī)床狀態(tài)，故需通過函數(shù)PKG_IMC_GetErrorReg()實時接受運(yùn)動控制卡回傳的狀態(tài)信息。若識別到故障信號，則通過PKG_IMC_SetOut()函數(shù)操作運(yùn)動控制卡輸出信號，對指示燈變色，并根據(jù)故障嚴(yán)重度執(zhí)行急停或其他故障應(yīng)對邏輯。

（4）手動功能。用于機(jī)床各軸單獨運(yùn)動控制，分點動、距離運(yùn)動和位置運(yùn)動3種模式。點動又分為寸動和連續(xù)點動。若采用點動方式，則在界面選擇運(yùn)動距離，再在界面選擇運(yùn)動方向，其中連續(xù)移動為鼠標(biāo)按下后持續(xù)移動，松開后停止移動，通過PKG_IMC_MoveVel()函數(shù)實現(xiàn)；寸動功能需先在預(yù)定的三種移動距離中選擇所需距離，再點擊鼠標(biāo)功能按鈕，通過PKG_IMC_MoveDist()函數(shù)實現(xiàn)；若采用位置運(yùn)動模式，則在文本框內(nèi)輸入運(yùn)動終點位置，點擊位置，通過PKG_IMC_MoveAbs()函數(shù)實現(xiàn)。

（5）龍門軸調(diào)試。加工中心設(shè)置有三對龍門軸，在設(shè)備運(yùn)行過程中可能會因為微小脈沖值誤差累積導(dǎo)致的主從軸位置出現(xiàn)較大偏移，需進(jìn)行調(diào)平。

（6）回零功能。原理與前文所述位置運(yùn)動模式類似，將終點位置自動賦值為預(yù)設(shè)零點位置。

（7）暫停與恢復(fù)、急停。暫停與恢復(fù)通過PKG_IMC_ServoPause()函數(shù)將對應(yīng)功能使能位在0與1之間切換實現(xiàn)；急停通過PKG_IMC_Emstop()函數(shù)實現(xiàn)。

（8）復(fù)位。先停止各軸運(yùn)動，再終止運(yùn)動指令發(fā)送并使用函數(shù)PKG_IMC_PFIFOclear()、PKG_IMC_ClrCMPfifo()清空各軸指令執(zhí)行區(qū)和指令寄存區(qū)，然后通過函數(shù)PKG_IMC_ClearError()、PKG_IMC_Ecat_ClrServoErr()清除錯誤，最后恢復(fù)各軸運(yùn)動。

（9）倍率調(diào)節(jié)。由函數(shù)PKG_IMC_SetFeedrate()實現(xiàn)。

（10）加工程序編輯與識別。加工程序采用表格形式給出。加工程序涉及參數(shù)為加工工藝及相關(guān)工藝參數(shù)。程序可進(jìn)行保存、修改和刪除操作，實現(xiàn)程序的重復(fù)使用。加工時，當(dāng)前加工程序會自動突出顯示，同時按照表格中對應(yīng)位置，獲取相應(yīng)參數(shù)，生成運(yùn)行邏輯。

（11）板材加工。為實現(xiàn)板材的完整成型加工，設(shè)置有上折彎、下折彎、上壓邊以及下壓邊換邊邏輯，并通過各軸按順序的單軸或多軸同步運(yùn)動的和加工動作實現(xiàn)。

3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確運(yùn)動控制實現(xiàn)

加工中心的P軸與C軸共同構(gòu)成了板材固定及換邊機(jī)構(gòu)，其中P軸運(yùn)動可簡化為如圖7所示的曲柄滑塊運(yùn)動。當(dāng)板材需要壓緊時，P軸電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動，壓塊下壓，與轉(zhuǎn)盤同時將板材固定；當(dāng)板材需要松開時，P軸電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動，壓塊抬升。

圖7 板材固定機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理簡圖

上曲柄與垂直面夾角記作 α，壓塊下表面至轉(zhuǎn)盤上表面距離記作l。根據(jù)實際測量的最高點（上曲柄與下曲柄重合）及最低點（壓塊與轉(zhuǎn)盤貼合）處角度與距離，構(gòu)造曲柄滑塊運(yùn)動函數(shù)：

由式（1）可得到角度與距離間的關(guān)系，得

式中：r1、r2分別為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)上下兩曲柄長度。

在 函 數(shù) 中 ， 引 入 初 始 裝 配 角 度 誤 差 α′， 以(α+α′)取代 α；引入初始裝配距離誤差l′，以 (l+l′)取代l。將其作為P軸運(yùn)動位置控制函數(shù)錄入系統(tǒng)。

當(dāng)需要控制P軸運(yùn)動時，由修正后的式（2）獲取目標(biāo)位置角度值，求得目標(biāo)角度值與當(dāng)前角度值間的差值，即可實現(xiàn)曲柄滑塊運(yùn)動的準(zhǔn)確定位。此外，借助修正后的式（1），可實時將當(dāng)前P軸位置直觀顯示給操作人員。

通過曲柄滑塊運(yùn)動的準(zhǔn)確定位，可以在保護(hù)板材的同時，有效緩解因慣性導(dǎo)致的定位運(yùn)動誤差問題。

3.2.2 折彎回彈準(zhǔn)確補(bǔ)償實現(xiàn)

板材折彎回彈一直是影響板材折彎成型角度準(zhǔn)確性的主要加工缺陷?，F(xiàn)階段，對板材折彎一般采用過彎方式對板材進(jìn)行折彎加工。即折彎時，相對需求角度，將板材多折過一個角度，板材卸力回彈后，即可獲得準(zhǔn)確的折彎角度。本文提出一種考慮回彈并基于實驗數(shù)據(jù)擬合的過彎工藝，實現(xiàn)折彎回彈的準(zhǔn)確補(bǔ)償。

根據(jù)折彎成型難易程度，將折彎段運(yùn)動分為4部分，即上折彎垂直段、上折彎斜向段、下折彎垂直段、下折彎斜向段。運(yùn)行路徑確定后，再求解回彈補(bǔ)償方式。

（1）以1.5 mm厚度鋁板為例，闡述折彎加工各段對回彈補(bǔ)償確定方法：

① 在上折彎垂直段，水平方向位置固定，僅需求解豎直方向位置與最終成型角關(guān)系即可。在該線段上，以0.5 mm定步長選點，并試折角度。完整收集數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 上折彎垂直段距離與最終成型角數(shù)據(jù)

采用實驗數(shù)據(jù)擬合方法，可得距離t與最終成型角 α間的關(guān)系函數(shù)為

從而獲得W向坐標(biāo)與最終成型角關(guān)系。

② 在上折斜向段，在加工路徑上以定步長向左上方選取試折點，以0.5 mm定步長選點，并試折角度。完整收集數(shù)據(jù)如表2所示。

采用擬合方法，可得距離t與最終成型角 α間的關(guān)系函數(shù)為

從而獲得W向坐標(biāo)、V向坐標(biāo)與最終成型角關(guān)系。

③依此類推，下折彎為對稱動作，即可求得相應(yīng)函數(shù)，并將四段函數(shù)進(jìn)行組合，獲得完整的1.5 mm厚度鋁板折彎回彈準(zhǔn)確補(bǔ)償方法。

（3）對于冷軋板、鍍鋅板等折彎加工其余常見材料及不同板材厚度，采用上述方法，均可求得對應(yīng)的折彎回彈準(zhǔn)確補(bǔ)償方法，從而構(gòu)建數(shù)據(jù)庫；對于加工中不常遇到的加工材料，可由程序預(yù)留補(bǔ)償值輸入接口錄入補(bǔ)償值實現(xiàn)加工。

3.3 人機(jī)交互優(yōu)化設(shè)計

本系統(tǒng)對功能進(jìn)行封裝集成與優(yōu)化，降低系統(tǒng)操作門檻，功能集成度高，有效體現(xiàn)了柔性折彎的專用性和界面友好性。

3.3.1 機(jī)床報警信息集成顯示

加工中心的故障來源包括：①用戶系統(tǒng)操作失誤，例如板材尺寸數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)不符合規(guī)范、加工參數(shù)數(shù)據(jù)輸入不符合規(guī)范等；②系統(tǒng)通信故障，即工業(yè)計算機(jī)與運(yùn)動控制卡之間通信、運(yùn)動控制卡與驅(qū)動器之間通信出現(xiàn)問題；③設(shè)備運(yùn)行中硬件設(shè)備出現(xiàn)故障，如軸越界、龍門超差等；④加工中心氣路氣壓不足、油路油量不足。

本系統(tǒng)將4種來源的故障信息整合。針對故障來源①，在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置防錯邏輯相關(guān)代碼進(jìn)行判定與識別；針對故障來源②，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了通信狀態(tài)檢測功能，可進(jìn)行故障識別；針對故障來源③，數(shù)控系統(tǒng)讀取驅(qū)動器回傳的錯誤代碼，并將錯誤代碼與系統(tǒng)內(nèi)置的錯誤代碼手冊比對，獲取故障原因；針對故障來源④，數(shù)控系統(tǒng)通過運(yùn)動控制卡獲取相關(guān)氣路、油路設(shè)備故障IO信號，進(jìn)行故障識別。系統(tǒng)獲得故障原因后，在界面預(yù)留位置顯示故障源及具體故障原因，方便發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并進(jìn)行維護(hù)。

3.3.2 加工程序編寫簡化

本系統(tǒng)內(nèi)置有：①加工動作邏輯，記錄折彎與壓邊加工時各軸的單獨運(yùn)動、順序啟停、同步運(yùn)動等運(yùn)動控制邏輯；②銜接動作邏輯，記錄進(jìn)板、退板、換邊、壓緊、松開等輔助動作邏輯；③規(guī)避距離計算邏輯及規(guī)避動作邏輯，自動規(guī)避干涉；④折彎回彈準(zhǔn)確補(bǔ)償方法，自動生成滿足折彎工藝的加工參數(shù)。因此，操作人員可快速編程，降低了操作難度。

4 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用效果驗證

為驗證系統(tǒng)的有效性，本文在車間現(xiàn)場對專用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了加工準(zhǔn)確性、邏輯準(zhǔn)確性以及控制可靠性測試。

（1）在機(jī)床負(fù)載情況下，對板材進(jìn)行單次加工，測試設(shè)備加工精度。選取冷軋板作為測試材料，各折彎參數(shù)均進(jìn)行五次折彎；相關(guān)測試方法及測試標(biāo)準(zhǔn)參考GB/T 33644-2017數(shù)控板料折彎機(jī)精度，成型件依次選取6點作為測量點，測量折彎角度及折彎直線度。為便于展示，各次測量數(shù)據(jù)求取平均值如表3、表4所示，測量結(jié)果顯示，角度誤差范圍小于 ± 45′，直線度間隙誤差小于0.3 mm，滿足GB/T 33 644-2017標(biāo)準(zhǔn)。同時，每次測量所得數(shù)據(jù)均在誤差范圍內(nèi)，故設(shè)備加工精度滿足要求。

表3 冷軋板折彎角度差值測試數(shù)據(jù)表

表4 冷軋板折彎直線度間隙測試數(shù)據(jù)表

（2）在機(jī)床負(fù)載情況下，進(jìn)行板材單邊階梯型折彎（圖8a），以驗證機(jī)床加工過程中連續(xù)折彎的邏輯準(zhǔn)確性；在機(jī)床負(fù)載情況下，進(jìn)行板材多邊折彎（圖8b），以驗證機(jī)床加工過程中換邊邏輯的準(zhǔn)確性。經(jīng)實際驗證，相關(guān)邏輯均無問題。

圖8 驗證折彎加工效果圖

③在機(jī)床實際工況下，對系統(tǒng)進(jìn)行控制可靠性測試，以測試系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定型及可靠性。在系統(tǒng)中進(jìn)行對應(yīng)加工指令編制，將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為10 000次。在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)未出現(xiàn)運(yùn)行故障。

5 結(jié)語

本文提出并開發(fā)了基于EtherCAT通信的雙CPU總線型柔性折彎加工中心專用數(shù)控系統(tǒng)，搭建了基于PC+運(yùn)動控制卡的數(shù)控系統(tǒng)硬件架構(gòu)，完成了加工程序處理、手動模式和狀態(tài)檢測等功能的專用數(shù)控軟件開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，通過曲柄滑塊的運(yùn)動函數(shù)實現(xiàn)了夾緊機(jī)構(gòu)位置的精確定位，并通過實驗擬合的方式實現(xiàn)了考慮回彈的精確補(bǔ)償，并考慮人機(jī)交互，實現(xiàn)了系統(tǒng)的操作便利性和界面友好性。經(jīng)實驗驗證，本系統(tǒng)驅(qū)動設(shè)備可實現(xiàn)加工角度誤差范圍小于 ± 45′，直線度間隙誤差小于0.3 mm，符合鈑金加工行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)，能夠很好地滿足實際生產(chǎn)需要。