新型木工加工中心控制系统设计


伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 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。

1 木工加工中心

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。

2木工加工中心控制系统的硬件设计

 

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。

3木工加工中心控制系统的软件设计

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。

4结语

 

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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