摘 要：本文通過概念設計和功能設計描述了基于臺達數控系統的三維彎管機解決方案級別設計技術。對于數控三維彎管機原理、功能、界面、工藝等均有涉及。
關鍵詞：中達電通數控系統 臺達伺服 三維彎管

1 引言

在工業經濟快速發展的上世紀90年代后以來，基礎設施建設廠房、設備、交通設施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠遠不能滿足，許多金屬管的形狀要求也不斷復雜化，從而催生了彎管機系統設計和開發。傳統的二維式的彎管機已無法滿足復雜的工業需要。三維彎管機正是在這一背景下逐漸開發成熟。可程序設計控制器（PLC）在彎管機控制系統中的應用給復雜要求的彎管系統提供技術保證。到現在由于國內空調，汽車等行業的興起對于彎管機的需求由量到質的轉變，所以同樣催生了彎管機技術的飛躍，數控技術終于引入到了彎管機行業，數控的介入是彎管行業的一次技術革命，不管從彎管速度、精度上都是具有相當的優勢。臺達作為行業的領軍者率先利用產品的優勢以及中達電通的整合技術銷售給行業帶了更強的生命力。

2 概念設計

圖1 臺達數控彎管機架構
2.1系統概述

基于臺達數控系統的三維彎管機架構設計如圖1所示。自動三維彎管機控制系統主要由中達通用型數控系統H4C-3、ASD-A 400W、200W和2KW伺服驅動器組成。400W伺服用于驅動小車進行送料即長度進給，200W伺服用于旋轉角度控制，2KW伺服用于彎頭的彎曲角度控制，外加一系列電磁閥配合機臺外部輔助動作。利用中達電通的數控系統畫面自由規劃，PLC程序的編寫，以及豐富的MACRO指令，全閉環高響應的電控配置已經達到了行業的高水平應用。

2.2 系統特點

中達電通數控系統功能特色，為數控彎管機系統的開發提供了開放平臺：

（1） 內含INTERNAL PLC 功能。
（2） 用 320×240 的 LCD 可自行規劃顯示的畫面內容。并提供動態點及反白功能，
讓畫面更靈活。
（3） 使用者可使用變量 10000 組，做加、減、乘、除、AND、OR...等數學運算，靈活的設計加工程序。
（4） 馬達運轉時，加減速有2種模式設定，可隨機構而調整。在加減速方面可設定：4 msec~1 sec。加減速也有S形及直線形可供選擇。

2.3 數控彎管機流程設計

彎管主副夾夾緊、有芯進芯、彎管、輔推彎管、慢彎進行、主副夾退夾、伺服電機動作旋轉、退彎動作、退芯完成等。其主要工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程
3 功能與操控界面設計
3.1 系統運行方式
數控彎管機分手動、全自動等多種操作方式，并可滿足有芯棒和無芯棒，有主動式送料和貫穿式送料等不同控制要求場合的特定需要,并可將操作者填寫的加工數據生成標準的G代碼程序到指定的程序號,可以節省系統運算時間,提高加工效率.可以按操作者的需要在指定的彎號進行重夾,讓加工工件的長度可以不受機臺的行程限制。

3.2 工件規格數據管理

可存儲上900種產品型號，每種型號可設定不限制彎管角度參數和旋轉角度參數，可滿足多種復雜、多角度、不同空間的要求，并可對工作進度進行實時監控顯示。如圖3所示。

圖3 工作進度實時監控
產品公共參數的輸入后，系統會通過MACRO的運算算出其送料追隨量：

X=(2∏*R*Z/360)*W+B（其中X: 計算完成后的送料軸追隨量；R: 為圓模的半徑；Z: 為彎曲角度；W: 拉伸系數 ；B: 補償量。）

因為主動送料方式下要求彎曲動作的同時需要送料軸同時做比較精確的追隨，這也是此數控系統調試的關鍵，不同的材料和不同的管徑的工件其追隨系數都不一樣，該系數也是各機械廠家的經驗，是非常珍貴的測試資料。公共參數如圖4所示。


圖4 公共參數
3.3 操控界面

（1）人性化的界面設計。操作者程序編寫的接口，非常人性化和簡單化，只需要輸入對應各彎的送料量、 旋轉角度、彎曲角度、和補償量、加工速度（各彎可以有不同的補償量和加工速度）即可。下圖中每一行的數據輸入代表一個彎的動作，如果需要將一個彎的動作拆分，只需要輸入對應的動作值就可以。例如，你只需要送料不需要彎曲和旋轉，你就可以輸入對應的送料量Y而后面的旋轉量B和彎曲量C都不需要輸入，其它動作同理。此編程窗口會隨著使用者輸入的程序行數而自動翻頁，因此單個工件的彎數是不受欄位數限制的，如圖5所示。

圖5 工藝參數管理（1）
（2）可自由調整設定“夾緊時間”、“退夾時間”、“進芯時間”，滿足實際工藝要求，以及防止機械上的動作延時造成的次品；如圖6所示。

圖6 工藝參數管理（2）
（3）其它界面操控功能設計。可以自由規劃各軸點動和回零的速度以及加減速時間；
單節動作的執行MDI的模式下的運行，可以做單個彎曲動作。也可以對機臺動作進行前期調試；手動各輔助動作測試以及軸向點動測試；完善的報警系統，在操作不當或機械故障時能在屏幕上作出提示，并停機報警，如圖7所示。

圖7 報警管理畫面
4 文件系統管理設計

根據不同用戶的實際要求，需要產品多樣性，彎管角度參數靈活可變的特點，三維彎管機系統在設計時要求數控系統擁有強大程序檔案處理功能。在系統設計中，采用了中達電通數控系統的填充格式的程序設計，該方案可以讓單個工件的彎數不受限制（只受程序容量的限制，可以說單個工件可以彎“無數”個彎） ，而且不同的工件編寫好的程序（輸入好的數據）可以保存在不同的程序號中，一共可以保存900個程序，即可以儲存900個不同的工件程序。各程序號之間可以來回拷貝如圖8所示：

圖8 程序號拷貝
操作者看到的程序是非常簡單的程序。干涉處理和程序運算都是操作者看不到的也是無法修改的。整個程序的架構分主程序，前置程序，后置程序以及子程序等，各子程序可以用來處理不同的送料以及彎管方式，調用也非常方便。