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剪板机床电气自动控制系统的发展

发布时间:2017-9-28
  大功率半导体器件、大规模集成电路、计算机控制技术、检测技术及现代控制理论的发展,推动了剪板机床电气控制技术的发展。主要表现为在控制方法上,从手动操纵发展到自动控制;在控制功能上,从单一功能发展到多功能;在操作上,从紧张、繁重发展到轻巧自如。
  在剪板机床电气控制方面,最初采用手动控制,.如少数容量小、动作单一的剪板机床(小型台钻、砂轮机等),使用手动直接控制。后来由于切削工具、剪板机床结构的改进,切削功率的增大,剪板机床运动的增多,手动控制已不能满足要求,于是出现了以继电器、接触器为主的控制电器所组成的控制装置和控制系统。这种控制系统,可通过改变开关状态或按下按钮等简单的操作来实现对剪板机床各种运动的控制,如启停、反转、改变速度等的控制。它们的控制方法简单直接、工作稳定可靠、成本低,使剪板机床自动化向前迈进了一大步。
  随着生产的发展,剪板机床对加工精度、生产效率提出更高的要求。继电器接触器系统的断续控制方式不能连续、准确地反映信号,很难达到精度的要求。后来又出现了各种可连续控制的控制器件,如电动机放大机、电子管及半导体放大器件,这样就相应地出现了连续控制的自动控制方式及自动控制系统,如电动机放大机控制系统、晶闸管控制系统等。
  另一方面,由于继电器接触器控制装置接线固定、使用的单一性,难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要。所以20世纪60年代初就出现了顺序控制器。它的初期是以继电器或触发器作为记忆元件的控制器,即通过编码、组合逻辑来改变程序,满足不同加工程序的需要。这样就使剪板机床控制系统具有更大的灵活性和通用性。它的特点是通用性强、程序可变、编程容易、可靠性高、使用维护方便等。它被广泛应用于机械手、组合剪板机床及生产自动线上,大大提高了剪板机床自动化水平。
  近年来,可编程序控制器(PLC)在工业过程自动化系统中应用日益广泛。可编程序控制器技术是以硬件接线的继电器接触器控制为基础的,逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数,又有运算、数据处理、模拟量调节、联网通信等功能的控制装置。它通过数字或者模拟信号的输入和输出满足各种类型机械控制的需要。可编程序控制器及有关外部设备,都按既易于与工业控制系统连成一整体,又易于扩充其功能的原则设计。可编程序控制器耨成为生产机械设备中开关量控制的主要电气控制装置。
  现代剪板机床经30多年的迅速发展,品种日益增多,从现代工程控制论和计算技术中吸取了大量成果,从而发展了自动设计、自动管理、自动诊断、自动换刀、自动传送等剪板机床自动化手段。提高剪板机床的加工精度,也是当前剪板机床发展的重要课题,目前正在发展以原子真径为单位的微细加工,又称超精度加工。这种加工技术开辟了新的加工领域,如激光加工、化学加工等,这样又扩大了剪板机床的范畴。在一般数控剪板机床的基础上,近年来数控加工中心(MC)有了很大发展,它可以自动选刀、换刀,自动连续地对各个加工面完成铣削、镗削、铰孔及攻螺纹等多工序加工。此外,机械手自动换加工件配合剪板机床的自动加工也大大增加了工业自动化程度。改变了过去--d,批量生产中一人、一机、一刀的局面,而把许多相关的分散工序集中在一起,形成一个以工件为中心的多工序自动加工剪板机床。
  自适应数控剪板机床是一种按照加工过程所发生的变化,自动调整到最佳切削条件的数控剪板机床。自适应数控剪板机床在20世纪60年代在工业发达国家就有Tt式产品,现已有自适应数控车床、铣床、磨床、钻床及电加工剪板机床等。
  用数字程序控制(NC)的剪板机床,即数字控制剪板机床。它综合了现代新技术,自动化程度也较高,但其控制是由硬件逻辑电路组组成的。这种控制灵活性差,因此,后来又出现了用计算机代替硬件逻辑电路的计算机数控(CNC)。由于这种控制灵活、通用性也强、工作可靠、控制系统又不太复杂,因而成为现代数控的基本形式。
  在计算机数控发展的同时,计算机群控系统也在发展。由一台过程计算机直接控制几台、几十台的数控剪板机床,这就出现了计算机群控制系统,又称直接数控系统(DNC)。
  剪板机床自动化进一步发展,是联结生产中各个环节、实现传送各种物质材料的自动化。这就是把一群数控剪板机床用自动传送联结起来,并在计算机统一控制之下形成一个管理和制造相结合的生产整体,它是数控剪板机床、智能机器人、自动化仓库、自动检测与运输技术等新型高技术及计算机辅助设计、辅助制造、生产管理控制等软件技术高度发展的结果。这就是柔性制造系统(FMS)。
  随着微电子技术的发展,由小型或微型计算机再加上通用或专用大规模集成电路组成的计算机数控装置(CNC)性能更为完善,几乎所有的剪板机床品种都实现了数控化,出现了具有自动更换刀具功能的数控折弯机加工中心(Mc),工件在一次装夹中可以完成多种工序的加工。绘图机械、坐标测量机、激光加工机、火焰切割机等设备也在数控技术领域得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。自20世纪70年代以来,电气控制相继出现了直接数字控制(DDC)系统、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)、综合运用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、智能机器人、集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统等多项高技术,形成了从产品设计与制造和生产管理的智能化生产的完整体系,将自动制造技术推进到更高的水平。