基于IPC的数控火焰切割机CNC系统的研制-CNC系统-机床行业-hc360慧聪网
摘要　介绍了用工业个人计算机(IPC)开发的数控火焰切割机CNC系统的软件和硬件结构。该CNC系统除了具有适合于数控火焰切割机工艺特点的控制功能外，还具有图形编程、仿形编程、加工程序屏幕模拟仿真和实时多任务处理等功能，插补计算采用了差分插补法，能对所有的二次曲线进行直接插补。关键词：IPC　火焰切割机CNC系统　图形编程　动态仿真　差分插补法　多任务处理
　　一、引言
　　目前国产数控火焰切割机CNC系统，采用的主机主要是单板机、单片机和DOS平台386CPU以下档次的PC机，其操作系统存在着性能和功能低下的问题，使用起来很不方便。因此有必要开发一种性能好、功能齐全、编程和操作都方便的CNC系统，一是对旧的数控火焰切割机控制系统进行更新，二是为新的数控火焰切割机进行配套。随着IPC机性能的提高和价格的降低，用IPC机开发CNC系统的巨大优越性逐渐显现出来。IPC机除了具有更高的可靠性和抗干扰能力外，和PC机一样具有高的运行速度、丰富的硬件资源(CPU、存储器、协处理器、软硬件驱动器、串/并行口、中断、定时器、总线插槽、显示器、键盘、电源等)、软件资源(Windows平台以及可资使用的各种开发软件，如Auto、网络通讯等)和功能调用，具有开放式的体系结构和具有很高的性能价格比。只要在总线扩展槽中插入自行开发或从市场上购置的驱动系统伺服控制卡和I/O卡，在充分开发和利用IPC机固有功能的基础上，自行开发控制系统软件，便可使IPC机变成能进行实时多任务处理、界面友好和功能强大的CNC系统。而且，随着IPC机的不断更新换代，用其开发的CNC系统也很容易更新换代。本文介绍以IPC机为硬件平台、Windows为软件平台自行研制开发的数控火焰切割机CNC系统。　　　　二、数控火焰切割机CNC系统的硬件组成
　　数控火焰切割机机械部分主要由底座、龙门式移动框架、火焰喷头、传动机构和三个步进电机组成(图略)，以实现对平面零件的切割加工。三个步进电机分别控制龙门框架的前后移动(Y电机)、火焰喷头的左右(X电机)和上下移动(Z电机)，X、Y、Z三轴可以实现联动控制。的硬件结构如图1所示。该控制系统以IPC(486以上CPU，8MB以上内存，500MB以上硬盘)作为主机，除了IPC的固有硬件(CPU主板、TVGA卡、电源)，只在插槽中增加了一块32位光隔离I/O.TIMER(并行输入输出/定时器)卡。由该卡的I/O并行口控制三个步进电机的运行、乙炔开关、乙炔点火、切割氧开关以及接收工作台的限位行程开关信号、坐标零位信号。由板上的8253定时器作为步进电机运行中断服务程序的中断定时器，时钟频率取2MHz。通过计算机的键盘实现对控制系统的操作。三个移动方向步进电机的脉冲当量均为0.01mm。由于486以上PC机高的运行速度，完全可以用一个CPU完成从系统程序管理到加工控制的所有工作，没有必要采用上、下位机的多CPU结构。
图1　CNC系统硬件结构图
　　三、数控火焰切割机CNC系统软件结构
　　1.软件组成　　该CNC系统不但包含了普通CNC系统的所有功能，而且还具有切割前自动点火、预热、通切割氧、加工终结熄火，以及加工中割炬按加工轨迹快速回退和前进等适合其工艺特点的功能。除此之外，系统软件还具有完善的图形编程、仿形编程、各种二次曲线直接插补、加工轨迹动态跟踪显示、加工轨迹动态模拟仿真、故障诊断、加工程序通讯传输等多种功能。在这些功能中，割炬按加工轨迹快速回退和前进功能，是为适应加工过程中时常发生的钢板个别部位切不透现象而增加的。在这一现象出现时，只要按下快速返回键，割炬便会按照原轨迹快速向回运动，等到达未切透处的起点时，按键抬起，割炬就会沿原运行轨迹重新进行切割。图2所示为该CNC系统软件的模块结构。由于该系统软件是在Windows界面下开发的，因此它具有Windows程序的所有优点：突破64kB内存的限制，可以同时运行多个应用程序(实时多任务)，方便于键盘和鼠标窗口操作等。
图2　火焰切割机CNC系统软件模块结构
　　2.编程方式　　该系统软件提供的编程方式有三种：图形编程，仿形编程，手工编程。手工编程只是图形编程和仿形编程中的一个功能模块，即全屏幕程序编辑，所以没有在软件框图中单列。　　1)图形编程　　该系统的图形编程模块是在AutoCADR12.0的基础上开发完成的，除了具备AutoCADR12.0所有的功能外，主要增加了两个功能：(1)自动编程功能――将用AutoCAD生成的图形文件进行加工轨迹(直线、圆、圆弧、椭圆、折线)的信息提取、路径优化(目的是减少空行程)并转化成相应的加工程序，并能在加工轨迹中前后不连接的曲线之间加进空运行指令。在这里为了使加工的路径更符合加工工艺的要求，可以用人机交互的方式进行部分或全部路径的选取；(2)即时仿真功能――用得到的加工程序进行插补运算和动态图形显示，如果加工程序正确，加工轨迹应能以另一种颜色的粗线条逐渐覆盖由 AutoCAD绘制的图形，空运行轨迹也能以特定颜色的线条显示出来。这样编程，操作人员就可以很容易地检查判断加工程序和加工路径是否正确，是否符合加工工艺的要求，及时进行修改。　　AutoCAD具有强大的绘图功能。通过对AutoCAD的开发，使它变成了数控火焰切割机CNC系统功能强大的编程器，使之成为该CNC系统的一大特点。　　2)仿形编程　　对于没有尺寸标注，但有轮廓图样的工件，可用仿形编程的方式来实现对它的编程。程序的编制过程为：(1)对轮廓图样用扫描仪进行扫描输入，并形成二值图像文件，小的轮廓图样可以一次扫描输入，大的轮廓图样可以分多次扫描输入，然后在图像编辑软件上进行拼接；(2)平滑降噪，同时对断线进行修补；(3)细化处理，得到轮廓线图像；(4)按给定的精度进行矢量化处理，并生成DXF图形文件。形成图形文件后，就可用上面开发的图形编程CAD软件进行编辑和编程。　　3.加工程序的快速图形显示和动态模拟仿真功能　　加工程序的快速图形显示有两个作用：一个是加工轨迹图形的预览，可以让操作者从众多的加工程序中找到要选取的程序；另一个是显示加工轨迹图形相对于工作台的大小和位置，同时显示在X方向和Y方向的两个最大加工尺寸，这样可以让操作者直观地了解加工的尺寸和加工的运行范围。加工程序快速图形显示只显示加工轨迹，不显示空行程轨迹。　　动态模拟仿真功能也有两个作用：一个是检查加工程序有无语法错误，另一个是检查加工的路径是否正确合理、是否符合加工工艺的要求。动态模拟仿真不仅显示加工的轨迹，也显示空运行的轨迹(颜色不同)，同时还伴有坐标翻转显示，在动态模拟的过程中，操作者可以完全像实际运行一样作暂停、继续和单段运行等控制，速度也可以随时进行调节，可以得到加工的更全面的信息，判断加工程序的正确性和合理性。　　如果加工程序不符合加工工艺的要求，系统软件有将加工程序转化成AutoCAD的DXF格式文件的功能，这样可以再回到AutoCAD状态进行重新编辑。加工程序转化成AutoCAD的DXF格式文件时，加工轨迹和空运行轨迹是以不同的图层和不同的颜色进行处理的。这一功能为加工程序的修改提供了极其有利的条件。　　4.其它　　加工运行控制程序，采用了常用的前后台程序结构。其中，后台程序负责控制端口的初始化，加工程序的解释预处理，程序运行过程的暂停、继续、单段停、点火、预热、通切割氧、熄火的控制，速度的调节，加工轨迹动态跟踪显示和坐标值动态翻转显示，割炬快速按运行轨迹返回和前进等；前台中断服务程序负责对定时器中断时间常数的修改，插补运算，步进电机控制信号的输出等。　　　　四、结论
　　加工过程中的快速回退和前进功能，使得该控制系统更加适合火焰切割的工艺特点；图形编程、仿形编程、动态模拟仿真等功能，为数控火焰切割机加工程序的编制、检查带来了极大的方便；人机交互的汉字操作界面，增加了系统的可操作性；实时多任务处理的功能，使该CNC系统在进行加工控制的同时，可以进行其它的处理工作；新的插补方法的采用，使得系统能对二次抛物线、椭圆、双曲线也可以进行直接插补，增强了系统的插补计算功能，减少了这类曲线程序编制的难度。总之，该系统的研制成功，为国产数控火焰切割机控制系统档次的提高向前迈进了一步。　　另外，该控制系统具有一定的通用性，除了用于数控火焰切割机外，只作少量修改，就可用作水射流切割、等机床的控制系统。
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关于数控切割机切割误差问题总结（三）
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广东QG数控等离子火焰经济型切割机【保修一年】
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发 货 期：
所 在 地：
中国广东佛山市
相关属性...
&类型&切割机
&品牌&勤工
&电流&交流
&控制方式&数控
&驱动形式&自动
&用途&切割
&频段&低频
&作用对象&金属
&作用原理&脉冲
&等离子源&客户可自选
&最大切割厚度&200（mm）
&安装占地&根据机型而定
&型号&QG-II
&产品别名&数控切割机
产品介绍...
广东供应火焰&&产品的主要技术参数&轨距&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& mm&轨长&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&可根据用户要求配置&横向有效行程&&&&&&&&&&&&&&轨距700&纵向有效行程&&&&&&&&&&&&&&轨长2000&等离子割炬组数&&&&&&&&&&&&根据用户要求配&切割速度&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 100-3000mm/min&空程速度&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 100-6000mm/min&割炬升降距离&&&&&&&&&&&&&&& 200mm&切割钢板厚度&&&&&&&&&&&&&&由等离子电源确定&横梁采用宽体增强性箱式结构，外形美观，端架采用低重心结构，结构对称，稳定性好、所有焊接均去应力处理，保证了整体钢性强度及良好的动态平衡&纵向采用双边齿轮齿条对称驱动，纵横向驱动均配行星减速机，横向副割炬采用钢带传动，在主割炬间实现同向或镜向平稳传动。&等离子切割机采用了初始定位装置和弧压调高装置&火焰切割可针对5-180mm的碳钢板进行高品质下料；采用特殊割炬可达300mm的碳钢板&等离子切割可对厚度0.5-70mm的不锈钢、碳钢及有色金属进行下料加工。&切割效果&海宝电源&&海宝等离子电源主要技术参数&型 号氧气 非LongLifeMAX200LongLife（HySpeed）Hyperformance/HyDefinitionHySpeedHSD130HySpeedHT2000HyDefinitionHD4070HyperformanceHPR130HyperformanceHPR260切割能力无溶液生产（穿孔）切断（边缘开始）25mm25mm50mm25mm25mm35mm25mm38mm50mm25mm25mm25mm16mm25mm38mm32mm32mm64mm低碳钢&不锈钢生产（穿孔）切断（边缘开始）25mm50mm25mm50mm25mm50mm20mm25mm16mm25mm32mm50mm铝生产（穿孔）切断（边缘开始）25mm50mm25mm50mm25mm50mm20mm25mm16mm25mm25mm50mm速度*（低碳钢）最佳品质25mm2159mm/m12mm2200mm/m12mm3050mm/m12mm2286mm/m12mm2032mm/m12mm3850mm/m切割角度ISO 9013范围4-544-53-43-43-4熔渣&几乎没有熔渣几乎没有熔渣几乎没有熔渣几乎没有熔查几乎没有熔查几乎没有熔查可焊性&随时可焊接随时可焊接随时可焊接随时可焊接随时可焊接随时可焊接按材料之加工气体加工气体（等离子气体/保护气）低碳钢空气/空气，O2/空气N2/CO2空气/空气，O2/空气N2/CO2O2/空气, O2/ O2空气/空气N2/ CO2O2/O2-N2O2/空气，O2/O2O2/空气，O2/O2不锈钢空气/空气，N2/空气N2/CO2，H35/N2空气/空气，N2/空气N2/CO2，H35/N2空气/空气，N2/空气N2/ CO2，H35/N2N2/N2H35-N2/N2H35/N2，N2/N2H35-N2/ N2，F5/ N2H35/N2，N2/N2H35-N2/ N2，F5/ N2铝空气/空气，N2/空气N2/CO2，H35/N2空气/空气，N2/空气N2/CO2，H35/N2空气/空气，N2/空气N2/ CO2，H35/N2空气/空气，空气/CH4，H35-N2/N2H35/N2，空气/空气，H35-N2/ N2H35/N2，空气/空气，H35-N2/ N2加工过程安培数并非所有加工过程都适用于所有材料。40-200坡口（200）40-200坡口（200）40-200坡口（400）30-20030-13030-260坡口（260）*注：比较时请注意：竞争这通常提供的是最大切割效果的速度。上述是能提供最佳切割品质的切割速度，此速度能再提高50%以上。*ISO 9013是一项定义热能切割部件的切割品质的标准，以上图表中所指范围，显示在ISO 9013所定义的特定厚度时，部件的偏差和相应切割角度由于范围5。*多种气体，包括空气，切割工代和更经济*水冷式手持与机用割炬*提供用语刨削与切角的易损件*中等价位系统，适用于系统的全面功能的车间*多种气体*采用取得专利的LongLife氧气加工过程，延长易碎损件的使用寿命*低成本切割*几乎无熔渣的切割*提供用于切角的易损件*精细（HyDefinition）切割品质*多种气体：氧气用于低碳钢；F5于H35用于有色金属*采用取得专利的LongLife氧气加工过程，延长易损件的使用寿命*易损件的使用寿命是其化经过测试的&精细&等离子系统的两倍*是取代激光的良好切割方法，成本先比低得多&&系统&&&&系统：l处理器：采用工业级ARM7处理芯片；l显 示：7英寸彩屏液晶显示;l输入输出：系统提供13路光电隔离输入，8路光电隔离输出；l联动轴数：2轴，可以扩展为4联动轴；l最高速度：& 24 米/分l脉冲当量： 灵活调整,电子齿轮分子,分母(1～65535)可选；l存储空间：32M～64M超大用户程序存储容量，加工程序不受限制；l机箱尺寸：298&202&95.2（mm）；l工作温度: 0℃～+40℃；储存温度: -40℃～+60℃；&&&&产品适用范围及用途：能完成0.25mm--200mm的厚度切割，可切割钢、铁、铝、铜等金属材料，广泛采用到造船、冶金、锅炉容器、石油管材、食品机械、纺织机械、电柜、金属制造、工程机械等各个行业。&&主营产品：&数控切割机、数控等离子切割机、数控火焰切割机、数控等离子火焰切割机、数控火焰等离子切割机、便携式切割机、悬臂式切割机&售后服务：&服务配送：&&提供一套技术资料（包括编程手册）&&提供一套操作手册&&提供一套整机验收报告&&提供一套整机基础安装图&&提供安全操作规程一套&培训&&培训方式：乙方对甲方进行现场培训。&技术服务&&设备在验收合格后，我们承诺为您保修12个月，人为损坏除外，终身维修服务。&&在保修期外向您优惠供应零配件及服务。&&售后保修：&省外我们将在接到报修电话24小时内到达现场，省内为12小时。&&&&&联系方式&电话：6&传真：6&手机：&邮箱：&&&地址：佛山市顺德区顺联机械城1座19A、19B&图片，价格，产品属性，仅供参考,不作交易价格,具体价格以实际配置为准,欢迎来电咨询.&
公司联系信息
公司名称︰
佛山市顺德区铭烽机械有限公司
公司地址︰
中国广东佛山市顺德区大良国际商业城B区2座107-1087号
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公司传真︰
洪海波 先生 (经理)
联系电话︰
公司网址︰导致数控切割机切割出的工件尺寸不准的原因-筑龙博客
导致数控切割机切割出的工件尺寸不准的原因
& & &1.编程软件错误& & &编程软件假设存在缺陷或没有将误差修正成效，会生成错误的数控代码。比如生成的代码尺寸数据错误或补偿方向错误;或许代码存在累积误差，构成小范畴尺寸无Issue(问题)，线段很多时存在较大误差，构成切入点引入与引出存在错位的现象，也会构成全板套料时工件间距倾向。检验程序问题很随便，只需将数控代码转化到CAD图形实行丈量，补偿方向经过仿真可以看出能否正确。& & 2.数控切割机精度问题& & &精度包括机械精度和电子精度。机械精度重要受导轨平行度、直线度、水平度，齿轮或钢带等的传动精度影响，切割平台的水平度也影响工件精度。电子精度受数控系统软件及运动控制卡、脉冲当量、伺服及伺服驱动等影响，特殊是脉冲当量假设调不精确，会构成切割圆不圆、大零件尺寸不对等Issue(问题)。要检验切割机精度也很容易，只需在割枪上装上划针，运转切割机校正误差的程序实行划线检验便可。& & 3.图形尺寸错误& & 绘图或套料进程中可以存在疏忽构成图形尺寸错误，这时可以经过检验尺寸找出缘由。 & &4.切割时的变形& & 变形主要包括热变形和受重力惹起的变形，编程时采用合理的引线位置和切割方向能够减少变形，依据需求能够加一些冷却安装，采用构造合理的切割平台。& & 5.共边惹起的误差假如运用共边，补偿量、实践割缝宽度、工件共边处的间距必需分歧，假如不分歧会形成工件尺寸一个大一个小的状况。& & 6.随机性呈现切割机乱跑电压动摇、数据线松动形成系统和伺服控制线接触不良、伺服反应信号丧失、伺服驱动电路不稳定等都可能会形成切割机无规律的乱跑现象。& & 7.割嘴质量和割补缀偿量& & 割嘴质量的好坏会影响工件外表质量和切割侧面的平直度，割补缀偿必需与实践切割下来的割缝宽度分歧。减少这类误差的办法是选择质量合格的割嘴，割嘴规格也应该合适需求切割的板材厚度和资料，能够先在废料上试割调整，直到割缝度平均，断面平整不挂渣，然后不加补偿切割一个定尺的矩形，最后停止丈量，小几割缝宽度就补几。& & &更多资讯敬请关注http://hangeji.99114.com/
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