CN105573245A - 一种数控折弯机精度调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控折弯机精度调试方法，属于折弯机调试领域。一种数控折弯机精度调试方法，通过如下步骤实现：(1)开启折弯机控制系统，将折弯机运行所需设定参数进行输入；(2)均匀降低PI控制器中比例增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯机滑块不发生抖动，确定此比例增益值为最佳值；(3)均匀降低积分增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯阶段滑块运行轨迹发生过冲，确定此比例增益值为最佳值；获得所需要的积分增益值和比例增益值。采用本发明的方法可以使得滑块在运行时候保持稳定和不过量，保证在进行折弯时候的高精度，提高了生产效率，生产成本降低。

Description

一种数控折弯机精度调试方法

技术领域

本发明涉及折弯机调试领域，更具体地说，涉及一种数控折弯机精度调试方法。

背景技术

折弯机是属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于：轻工、航空、船舶、冶金、仪表、电器、不锈钢制品、钢结构建筑及装潢行业。折弯机是目前对板料特别是大型板料进行钣金加工的首选机械，通过选配各种不同的模具，可以对板料进行弯边、拉伸、压圆、冲孔等等。折弯机可分为机械和液压两种，针对目前市场上较高端的数控液压折弯机配套DELEM系统，通过合理的调整系统参数可以最大化的优化机床动作从而保证了机床的高精度和稳定性。

通过现有的数控系统，在滑块进行运动的时候，由于滑块的惯性，折弯压力的反馈，使得滑块进行运动时候定位不精准，折弯时会发生抖动。

中国专利申请，申请号201310692114.2，公开日2014年3月5日，公开了一种电液双缸折弯机滑块位置控制方法，包括工进和保压步骤，当滑块未到达积分作用有效位置点时，作用大小由比例增益调节：当滑块运动到达积分作用有效位置点时，作用大小由积分增益调节：当滑块继续运动到达积分作用切换位置点时，记录此时的控制量阈值u(Y2)；当滑块继续向下死点运行时，控制器的积分作用从u(Y2)减小到0。该发明方法，滑块在接触到工件、压制成型、换向离开工件的整个工作过程中，控制器的作用自适应连续变化，系统受力无冲击、无突变，滑块运动轨迹平滑，运动部件损耗低。相比于常规方法扩大了参数作用域，该方法不仅能够保证系统稳态精度，而且加快了系统的响应性，使滑块更快速地到达目标位置，大大提高了加工效率。其在滑块进行工作时候通过积分调节滑块的运动，但其在针对不同机床的原有的比例增益和积分增益并未给出具体的获得方法，会造成滑块在实际运动中的过量或者不稳定。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术存在的比例增益和积分增益不统一、滑块行进过量，滑块运行不稳定，本发明提供了一种数控折弯机精度调试方法。它可以实现实时观察机床动作缺陷调整折弯机增益，滑块进行中稳定精确。

2.技术方案

本方案的目的通过以下技术方案实现。

一种数控折弯机精度调试方法，步骤如下：

(1)开启折弯机控制系统，将折弯机运行所需设定参数进行输入；

(2)获得最佳比例增益值；

a、将滑块折弯压力参数设置成最大值，系统获得理论折弯机滑块运行曲线；

b、开启折弯机进行工作，对系统折弯机滑块实际运行轨迹进行检测，获得实际运行曲线；

c、增大PI控制器中比例增益值，运行折弯机，观察实际运行曲线，折弯阶段滑块发生抖动；PI控制器输出信号公式如下：

$u\left(t\right)=Kpe\left(t\right)+\frac{Kp}{Ti}\underset{0}{\overset{t}{\∫}}e\left(t\right)dt,t=0-1,1-2,...;$

其中Kp为比例增益值，Ti为积分增益值，t为采样时间，e(t)为反应输入信号，u(t)为PI控制器输出信号；

d、均匀降低PI控制器中比例增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯机滑块不发生抖动，确定此比例增益值为最佳值；

(3)获得最佳积分增益值；

a、将滑块折弯压力参数设置成最大值的50％，系统获得理论折弯机滑块运行曲线；

b、开启折弯机进行工作，对系统折弯机滑块实际运行轨迹进行检测，获得实际运行曲线；

c、增大PI控制器中积分增益值，运行折弯机，观察实际运行曲线，折弯阶段滑块运行轨迹发生过冲；

d、均匀降低积分增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯阶段滑块运行轨迹发生过冲，确定此比例增益值为最佳值；

(4)将滑块折弯压力参数设置成所需要工作值，运行折弯机进行折弯；

更进一步的，所述的步骤1设定参数包括滑块折弯压力、滑块最高速度、滑块运行加速度、滑块运行减速度、折弯时间和滑块总位移量。

更进一步的，调整步骤2和3时设定参数跟随误差限制，设置为5-10mm，在调整结束后设置成所需要的值。

更进一步的，步骤1-4中设定工进前延时为1-2s。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明的技术方案中，采用系统软件直接检测滑块运动轨迹，可视化强，可以直观的找出机床动作缺陷，根据动作缺陷对应理论和实际的对比值做出相关参数的调整，调整效率高；

(2)通过运动轨迹，可以清晰的看出机床动作性能，调节所需要的设定值，完成对滑块平稳调整，调试速度快，精度高；针对同一款机器，对于不同的折弯压力下的增益值，可以进行调试后进行保存，在运行时候直接进行调用，可以针对不同折弯压力获得高精度的折弯效果，折弯效果好；

(3)动态效果实时反映机床整体曲线，方便保存，对下次调节可以进行对比修正，在经过折弯机的磨损和时间损耗之后，再次进行曲线的可视化对比，可以进行通过增益值的修正来使得折弯精度依旧保持高精度，减少了零件替换和维修的时间和成本；

(4)通过调试可以缩短折弯周期，折弯周期时间可以减少10％-16％效率大大提高，并提高了定位精度，定位精度可以提高20％以上；

(5)调整增益值防止了折弯机在运行时候滑块发生抖动和过冲，折弯精度提高，使用寿命长，折弯机折弯精度可以提高20％以上，由于减少了使用过程中的抖动等因素，使用寿命延长30％以上，维修率大大降低，维护成本降低20％以上；获得的经济效益和节约效益显著；

(6)跟随误差限制可以保证在运行时候，消除误差调整的干扰，更准确的使得增益值不受相关误差值的干扰；

(7)工进前延时，前期充液和快下阀具有足够的缓冲时间，使得运行时间的范围确定更加准确，防止因为前期充液和快下阀的时间使得滑块运行距离不足，滑块在折弯时候的压力不准确不对应；保证了滑块的运行平稳，获得的增益值更加精确。

附图说明

图1为比例增益过高时滑块运行轨迹对比示意图；

图2为积分增益过高时滑块运行轨迹对比示意图；

图3为增益符合最佳运行时滑块运行轨迹对比示意图。

附图标记说明：

S₁：理论滑块位移曲线；S₂实际滑块位移曲线。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

本方案采用DELEM数控折弯机一台，数控系统型号可以为DA52s以上型号，本实施例采用DA52s；USB接口键盘一个。

影响折弯机折弯精度主要是在工进动作方面，下面详细述之。

滑块的控制算法是基于滑块运动的轨迹控制来进行的，系统要求每一个折弯阶段的速度、加速度和减速度都必须编程设定。针对每一个不同压力折弯要求和不同的折弯机所需要的参数都是不同的，现有技术中统一的针对于一款折弯机使用同样的模块化的参数，并没有针对由于工艺误差和针对折弯要求所需要的最佳参数设置。

系统将根据此设定值计算出理论滑块的运动轨迹，我们将根据系统提供的参数进行调整，使得滑块的实际运动轨迹逼近理想的轨迹。新的控制方法将缩短折弯周期并提高了定位精度。

控制算法是基于P(比例)、I(积分)控制器原理。

P(比例)控制规律的控制器其传递函数为Gc(S)＝Kp,式中Kp为P控制器增益，即比例增益值。S为变量，可以为时间或速度，P控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在信号变换过程中，P控制器只改变信号的增益而不影响其相位。在串联校正中，加大控制器增益Kp可以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高系统的稳态精度，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。因此在系统校正设计中，很少单独使用比例控制规律。

I(积分)控制规律的控制器其传递函数为式中Ti为可调积分时间常数，即积分增益值。s为微分时间。

在串联校正时采用I控制器使开环传递函数增加一个积分环节，可以提高系统的型别(无差度)，消除或减小系统的稳态误差，有利于系统稳态性能的提高。积分控制是靠绝对误差的积累来消除稳态误差的，势必会使系统的反应速度降低。因此，在控制系统的设计中不宜采用单一的I控制器，而是与比例控制器一起构成PI控制器。

PI(比例-积分)控制规律的控制器，其传递函数为式中Kp为可调比例系数，即比例增益值，Ti为可调积分时间常数，即积分增益值。其输出信号u(t)同时成比例的反应输入信号e(t)及其积分，即t＝0-1，1-2，…；其中Kp为比例增益值，Ti为积分增益值，t为采样时间，e(t)为反应输入信号，u(t)为PI控制器输出信号；采样时间为0-1s，1-2s，…，每一秒为一个取样区间。

在串联校正时，PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的类别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点用来增大系统的阻尼程度，缓和PI控制器极点对系统稳定性及动态过程产生的不利影响。只要积分时间常数Ti足够大，PI控制器对系统的稳定性的不利影响可大为减弱。

曲线采集方法如下：

1、把带USB接口的键盘插入系统右侧接口；

2、按下键盘HOME+E键进入系统的根目录；

3、选择路径HARDDISK–DELEM-ANALYSES-analyses.exe后按确认键；

4、输入密码后按下键盘F4键系统显示controlleriswaitingfortrigger；

5、按下ALT+TAB键切换到系统操作界面踩脚踏采集即可。

具体的步骤如下，一种数控折弯机精度调试方法：

(1)开启折弯机控制系统，将折弯机运行所需设定参数进行输入，设定参数包括滑块折弯压力、滑块最高速度、滑块运行加速度、滑块运行减速度、折弯时间和滑块总位移量。在进行参数输入时，需以下事项：

工进速度必须是在任何压力都能达到的实际工作速度，设定的速度限制在最高速度以下。工进距离s必须足以让滑块能达到此工进速度，总的距离需要加上计算其加速度时间匀速时间行进距离，剪切距离和最后减速距离。

设定工进前延时，该时间为接到工进指令，充液阀和快下阀完成动作的时间，可以设定为1-2s，此处设置为2s；工进前延时使得，前期充液和快下阀具有足够的缓冲时间，使得运行时间的范围确定更加准确，防止因为前期充液和快下阀的时间使得滑块运行距离不足，滑块在折弯时候的压力不准确不对应。

(2)获得最佳比例增益值；如图1所示。t为运行时间，单位为秒，S为滑块位移量，S₁为理论滑块位移曲线；S₂为实际滑块位移曲线。

a、将滑块折弯压力参数设置成最大值，系统获得理论折弯机滑块运行曲线；

b、开启折弯机进行工作，对系统折弯机滑块实际运行轨迹进行检测，获得实际运行曲线；

c、设定参数跟随误差限制，即可允许误差，可以设置为5-10mm，此处设置为5mm，这个允许误差值比较大，可以保证在运行时候，消除误差调整的干扰，更准确的使得增益值不受相关误差值的干扰，增益值获得更精确和客观。增大PI控制器中比例增益值，运行折弯机，观察实际运行曲线S₂，与理论曲线S₁进行比较在折弯阶段t₂-t₃时间内滑块发生抖动；PI控制器输出信号公式如下：

$u\left(t\right)=Kpe\left(t\right)+\frac{Kp}{Ti}\underset{0}{\overset{t}{\∫}}e\left(t\right)dt,t=0-1,1-2;$

其中Kp为比例增益值，Ti为积分增益值，t为采样时间，e(t)为反应输入信号，u(t)为PI控制器输出信号；

d、均匀降低PI控制器中比例增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯机滑块不发生抖动，确定此比例增益值为最佳值；

(3)获得最佳积分增益值；如图2所示。

a、将滑块折弯压力参数设置成最大值的50％，系统获得理论折弯机滑块运行曲线；

b、开启折弯机进行工作，对系统折弯机滑块实际运行轨迹进行检测，获得实际运行曲线；

c、增大PI控制器中积分增益值，运行折弯机，观察实际运行曲线，观察实际运行曲线S₂，与理论曲线S₁进行比较，实际折弯时间点t₂₁在理论折弯时间点t₂之后，滑块行进距离过长，折弯阶段滑块运行轨迹发生过冲；

d、均匀降低积分增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯阶段滑块运行轨迹不发生过冲，确定此比例增益值为最佳值；

(4)如图3所示，将滑块折弯压力参数设置成所需要工作值，运行折弯机进行折弯；折弯机实际滑块运行平稳且没有过冲，折弯距离接近理论最小值，折弯效率高。

通过上述步骤，获得所需要的积分增益值和比例增益值，两增益值对应机床的滑块实际运行最符合所需要的参数，根据所获得的参数可以使得滑块在运行时候保持稳定和不过量，保证在进行折弯时候的高精度，方便快捷，针对性好，调整快速，且保证了折弯时候的滑块运动距离最小，提高了生产效率，生产成本降低。本方案针对每一款机器的不同参数值进行了设定，使得折弯机折弯精度可以提高20％以上，由于减少了使用过程中的抖动等因素，使用寿命延长30％，维修率大大降低，维护成本降低20％以上。针对同一款机器，对于不同的折弯压力下的增益值，可以进行调试后进行保存，在运行时候直接进行调用，可以针对不同折弯压力获得高精度的折弯效果，折弯效果好。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一。所以在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种数控折弯机精度调试方法，步骤如下：

(1)开启折弯机控制系统，将折弯机运行所需设定参数进行输入；

(2)获得最佳比例增益值；

a、将滑块折弯压力参数设置成最大值，系统获得理论折弯机滑块运行曲线；

b、开启折弯机进行工作，对系统折弯机滑块实际运行轨迹进行检测，获得实际运行曲线；

c、增大PI控制器中比例增益值，运行折弯机，观察实际运行曲线，折弯阶段滑块发生抖动；PI控制器输出信号公式如下：

其中Kp为比例增益值，Ti为积分增益值，t为采样时间，e(t)为反应输入信号，u(t)为PI控制器输出信号；

d、均匀降低PI控制器中比例增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯机滑块不发生抖动，确定此比例增益值为最佳值；

(3)获得最佳积分增益值；

a、将滑块折弯压力参数设置成最大值的50％，系统获得理论折弯机滑块运行曲线；

b、开启折弯机进行工作，对系统折弯机滑块实际运行轨迹进行检测，获得实际运行曲线；

c、增大PI控制器中积分增益值，运行折弯机，观察实际运行曲线，折弯阶段滑块运行轨迹发生过冲；

d、均匀降低积分增益值，观察实际运行曲线，直到折弯阶段滑块运行曲线平稳，折弯阶段滑块运行轨迹发生过冲，确定此比例增益值为最佳值；

(4)将滑块折弯压力参数设置成所需要工作值，运行折弯机进行折弯。

2.根据权利要求1中所述的一种数控折弯机精度调试方法，其特征在于：所述的步骤(1)设定参数包括滑块折弯压力、滑块最高速度、滑块运行加速度、滑块运行减速度、折弯时间和滑块总位移量。

3.根据权利要求1或2中所述的一种数控折弯机精度调试方法，其特征在于：调整步骤(2)和(3)时设定参数跟随误差限制，设置为5-10mm，在调整结束后设置成所需要的值。

4.根据权利要求1或2中所述的一种数控折弯机精度调试方法，其特征在于：步骤(1)-(4)中设定工进前延时为1-2s。