前言:
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加工木结构房屋构件的设备有很多种,有截锯、两面刨、四面刨、重型梳齿机、气动角度锯、木屋墙体钻孔开槽机等[|]。随着木材加工技术的深人开发研究与产品应用领域的不断拓展[2],对木材加工装备也提出了更高的要求。经过不断的研究发现,木工加工中心已经从实现单一功能发展到多种功能,从手动操作发展到实现高度自动化控制的木工生产设备[3],不断地向着集群化、信息化、全球化的趋势发展。
顺应木工生产设备的发展趋势,笔者介绍一种原木结构房屋构件加工中心,它是根据用户的生产需要设计的创新型专用木工加工设备,其控制系统是一套以BECKH0FF工控机为硬件基础,以Windows操作系统和TwinCAT3为软件平台,设计的新型的木工加工中心控制系统,图1为木屋加工中心图。
木工加工中心是集输送段、钻孔段、铣槽段、锯切段、打码为一体的木材原料的加工机械。它的结构如图1所示,分为操作台,进料口,人口锯切段,输送段一,钻孔段,输送段二,铁榫段,输送段三,出口锅切段,输送段四,出料口及打码装置。各部分依照加工设计的程序内容协调配合,共同完成加工动作。这种新型木工加工中心,能极大地改变传统木材加工方式,大大节省人力资源,提高生产效率。
木工加工中心数控系统采用工控机+软控制器的控制模式,系统硬件主要由BECKH0FF工控机、触摸屏、I/O接口电路、驱动器、伺服电动机、主轴电动机、进给油缸、喷码机、辅助动作气缸以及感应开关等部分组成,硬件的设计结构图如图2所示。
通过对木工加工中心控制系统的功能需求分析,并结介控制系统的硬件结构,所设计的加工中心控制系统软件本文把软件结构如图3所示,主要功能模块包括系统功能、参数设置、优化下料、喷码、故障监测、手动操作人大功能模块。
控制系统软件设计
图3软件结构设计图 |
各个模块需要完成的基本任务介绍如下:
(1) 系统功能模块
系统模块有两个部分,系统复位和系统初始化。系统复位控制整个系统油缸、气缸回归到原位,伺服电机回零;初始化控制伺服电机和输送段夹紧油缸运动到参数设定好的位置。
(2) 参数设置模块
参数设置模块主要设置基本参数和构件加工参数,主要参数有:设备参数各刀具距起始基准点的距离、木方参数原料的优化加工、工件参数各工件的加工特点等,通过对设备的参数设置来适应不同木屋加工的需要,对木方的参数进行设置适应不同原料的加工,对工件的参数进行设置来适应各种不同的木屋零件加工,这些参数也为编译模块提供了数据支持。
(3) 优化下料模块
下料与排列问题对于切割制造工业而言是相当重要的,优化下料模块根据木方和工件的参数进行计算,得出最优的排料方案,从而增加原材料的使用率,大大降低材料的成本。对加工工序进行排序,按工序的位置顺序进行有序加工。
(4) 喷印模块
喷印模块,用来将工件的信息直接喷印在加工完的构件上。工控机发送指令,控制喷码机的动作和喷
印内容。喷印的内容为所加工的构件编号。
(5) 故障监测模块
可自动检测控制元器件、各个运动轴等的故障,发现故障后给出报警信号和故障报告,方便排错。此模块还具有断电保护功能,再次上电后无需再次输入参数,设备能保存掉电前的运行参数。
(6) 手动操作模块
通过设置加工控制模式,手动调整各个运动轴的速度和运动位移、系统各加工输送段的动作、各种输出信号等。
该木工加工中心是集输送、钻孔、铣槽、打码为一体的木工机械,创新点在于通过输入信息,对机械部件的机械量进行实时的控制管理,使各个机械部分用预先设定好的的参数,按照人们预想的运动轨迹进行运动,突破了一般木工加工设备功能单一的局限。其控制系统是基于Beckhoff工控机+ Twin CAT3软件平台开发的,采用模块化设计,人机界面友好、生产操作简单、功能扩展方便。持续加工实验的结果表明,本木工加工中心控制系统完全实现了预定的设计功能。这一创新性产品的推出,标志着中国的木工机械已跨进一个新时代。
伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括:CNC加工中心、钻攻中心、龙门加工中心、雕铣机、石墨机、五轴加工中心、立式加工中心、卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市,目前其生产的加工中心70%出口,其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务!
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