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数控系统的三维弯管机应用

在工业经济快速发展的上世纪90年代后以来，基础设施建设厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。传统的二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要。

1  引言

  在工业经济快速发展的上世纪90年代后以来，基础设施建设厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。传统的二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要。三维弯管机正是在这一背景下逐渐开发成熟。可程序设计控制器在弯管机控制系统中的应用给复杂要求的弯管系统提供技术保证。到现在由于国内空调，汽车等行业的兴起对于弯管机的需求由量到质的转变，所以同样催生了弯管机技术的飞跃，技术终于引入到了弯管机行业，数控的介入是弯管行业的一次技术革命，不管从弯管速度、精度上都是具有相当的优势。台达作为行业的*者率先利用产品的优势以及中达电通的整合技术销售给行业带了更强的生命力。

2 概念设计

2.1系统概述

基于台达数控系统的三维弯管机架构设计如图1所示。自动三维弯管机控制系统主要由中达通用型数控系统H4C-3、ASD-A 400W、200W和2KW伺服驱动器组成。400W伺服用于驱动小车进行送料即长度进给，200W伺服用于旋转角度控制，2KW伺服用于弯头的弯曲角度控制，外加一系列电磁阀配合机台外部辅助动作。利用中达电通的数控系统画面自由规划，PLC程序的编写，以及丰富的MACRO指令，全闭环高响应的电控配置已经达到了行业的高水平应用。

2.2 系统特点

中达电通数控系统功能特色，为数控弯管机系统的开发提供了开放平台：

(1) 内含INTERNAL PLC 功能。

（2) 用 320×240 的 LCD 可自行规划显示的画面内容。并提供动态点及反白功能， 让画面更灵活。

3) 使用者可使用变量 10000 组，做加、减、乘、除、AND、OR...等数学运算，灵活的设计加工程序。

(4) 马达运转时，加减速有2种模式设定，可随机构而调整。在加减速方面可设定：4 msec~1 sec。加减速也有S形及直线形可供选择。

2.3 数控弯管机流程设计

弯管主副夹夹紧、有芯进芯、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。

3 功能与操控界面设计

3.1 系统运行方式

数控弯管机分手动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，有主动式送料和贯穿式送料等不同控制要求场合的特定需要，并可将操作者填写的加工数据生成标准的G代码程序到z定的程序号，可以节省系统运算时间，提高加工效率.可以按操作者的需要在z定的弯号进行重夹，让加工工件的长度可以不受机台的行程限制。

3.2 工件规格数据管理

可存储上900种产品型号，每种型号可设定不限制弯管角度参数和旋转角度参数，可满足多种复杂、多角度、不同空间的要求，并可对工作进度进行实时监控显示。

产品公共参数的输入后，系统会通过MACRO的运算算出其送料追随量：

X=(2∏*R*Z/360)*W+B(其中X: 计算完成后的送料轴追随量;R: 为圆模的半径;Z: 为弯曲角度;W: 拉伸系数 ;B: 补偿量。)

因为主动送料方式下要求弯曲动作的同时需要送料轴同时做比较j确的追随，这也是此数控系统调试的关键，不同的材料和不同的管径的工件其追随系数都不一样，该系数也是各机械厂家的经验，是非常珍贵的测试资料。

3.3 操控界面

(1)人性化的界面设计。操作者程序编写的接口，非常人性化和简单化，只需要输入对应各弯的送料量、 旋转角度、弯曲角度、和补偿量、加工速度(各弯可以有不同的补偿量和加工速度)即可。下图中每一行的数据输入代表一个弯的动作，如果需要将一个弯的动作拆分，只需要输入对应的动作值就可以。例如，你只需要送料不需要弯曲和旋转，你就可以输入对应的送料量Y而后面的旋转量B和弯曲量C都不需要输入，其它动作同理。此编程窗口会随着使用者输入的程序行数而自动翻页，因此单个工件的弯数是不受栏位数限制

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   全自动弯管机弯管局部阻力是凹壁处形成的涡流。管道横断面中的二次环流（涡对）造成。由于边界层脱离形成的涡流区流动与轴向流动在交界面处有较强的动量交换，消耗了主流的能量，形成了弯管的局部阻力损失。

   全自动弯管机主要由驱动装置、导向轮装置、预压紧装置、摇臂回转装置、夹头装置、底座、中频电源、液压系统等部件组成。摇臂回转装置是弯管机的核心部件。

   其作用是将加热后的管件弯曲成符合规定要求的半径，具有弯曲、回转、变径的功能。该设备能弯制直径219～762 的钢管，弯曲半径650～4 500 mm，弯制种类多、弯曲半径变化范围大。弯管机适用于工厂、仓库、码头、建筑、铁路、汽车等按装管道和修理。它除了具有弯管功能外，还能卸下弯管部件(油缸)作为分离式液压起**机使用。弯管机具有结构合理、性能可靠、运行平稳弯制效率高、易于操作等特点。

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液压自动弯管机系统的内胎由爬行装置和张紧装置等组成，在内胎液压马达的驱动下可在钢管内爬行，内胎模块在液压缸的作用下**住钢管内壁，防止钢管弯曲过程中的异常变形。那么自动弯管机液压系统有哪些技术上的要求呢，首先液压自动弯管机液压马达的制动，该制动回路主要利用溢流阀等元件产生的背压，使液压马达产生阻力矩而停止。此系统采用液控溢流阀的方式。因该马达要求实现双向转动，所以将液控溢流阀的液控口接到马达的进回油路上：其次，四**管缸的同步问题，对于该组**管缸系统要求俩俩同步，于是该系统的四同步缸采用并联的方式，即：在液压缸的每条回路上串进一个单侧节流控制控制同步。这样就可以实现前后两组缸的同步性：

   较后，拖模缸和夹紧缸的动作顺序问题，因自动弯管机系统要求先拖模后夹紧且保证有足够的夹紧力和拖模力，DW38CNCX4A-2S数控弯管机，所以在该支路上，拖模缸和夹紧缸之间采用串联一个单向顺序阀。在液压力不足以打开顺序阀之前完成拖模动作，随着拖模缸拖动管子**到管模上，压力升高，打开顺序阀，开始夹紧管子，此时该支路压力等于系统压力，可以保证拖模力和夹紧力z大

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