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航空学报文章编号: 收稿日期： WEH110/3100扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性用户名1 用户名2 用户名3（用户单位 城市 邮编）The Feasibility Analysis of NC Transformation of WEH110/3100 CNC Hydraulic Press BrakeAuthor1 Author2 Author3(Affiliation， City， Postcode)摘 要：WEH110/3100扭轴同步液压折弯机是江苏亚威机床股份有限公司的产品之一，具有坚固的刚性扭轴设计，及内置式的机械挡块，是一款优秀的折弯机。本文主要介绍了一种对这种折弯机的数控化改造技术，该技术以较经济的方式实现自动调整，从而完成连续折弯，验证了此型扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性，同时提高了折弯机的尺寸精度和劳动生产率，减轻了劳动强度。关键词：数控；折弯机；精度；生产率中图分类号：TG315+4 文献标识码：AAbstract: WEH110/3100 CNC hydraulic press brake is a kind of first class product which made by Jiangsu Yawei Machine Tool. Co.， it has the firm twist spindle type， and the inner mechanical stop. This paper in mainly introduced a method to transform this product into CNC machine， this technology can be used to adjust machines automatically in an efficient and easy way， the consecutive bending can be realized， the feasibility of the CNC transformation can be validated， while the accuracy of the hydraulic press brake and labor productivity can be improved， the labor intensity can be abated.Key words: NC; hydraulic press brake; accuracy; productivity第 期 *等：WEH110/3100扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性 3折弯机在饭金制造加工中占有十分重要的地位，其技术性能指标直接影响到加工精度、生产率等，从而影响产品的质量和成本1。目前折弯机品种规格较多。当产品要求较高时，一些有条件的企业一般选用数控折弯机。通常数控折弯机国产机型价格约为同规格普通折弯机的4倍，而进口折弯机价格则高达10倍以上。对于我国众多的中小型企业，目前由于受资金实力等的限制，多数还是以普通折弯机为主，其工作精度低，劳动强度大，生产效率低。若要适应日益激烈的市场竞争，这种状况亟待改变2-3。本文主要介绍了WEH110/3100扭轴同步液压折弯机的数控化改造技术，该技术以较经济的方式实现自动调整，从而完成连续折弯，验证了此型扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性，同时提高了折弯机的尺寸精度和劳动生产率，减轻了劳动强度。1 机床数控改造发展历史简要介绍及分类机床数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微型计算机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标4-6。众所周知，企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展，就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出满足市场需求、性能合适的产品。目前，采用先进的数控机床已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的另一条有效途径。机床数控化改造的市场目前在我国有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高等不良因素，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。近年来，美国、日本、德国、英国等发达国家，在制造大量数控机床的同时，也非常重视对普通机床的数控化改造，机床的技术改造市场十分活跃。机床改造业正逐步从机床制造业中分化出来，形成了用数控技术改造机床和生产线的新的行业和领域。数控化改造后机床具有很多优越性：首先机床数控化改造可以提高零件的加工精度和生产效率。其次机床数控化改造可以提高机床的性能和质量，加工出普通机床难以加工或者不能加工的复杂型面零件。并机床数控化改造后可以实现加工的柔性自动化，效率可比传统机床提高37倍。并可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运，降低工件的定位误差。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自检功能，更好的调节了机床加工状态。还可以提示操作者机床故障或编程错误等机床运行中出现的问题。最后数控加工降低了工人的劳动强度，节省了劳动力，减少了工装，缩短了新产品试制周期很生产周期，并可对市场需求做出快速反应。我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3。近10年来，我国数控机床年产量约为0.60.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6。我国机床役龄10年以上的占60以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率7。机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造8。2 WEH110/3100扭轴同步液压折弯机改造前的功能特点江苏亚威机床股份有限公司出产的一款WEH110/3100扭轴同步液压折弯机，具有如下的技术特点：(1) Y轴控制机动调整，数显表直观地反映滑块的调节行程; (2) 后档料X轴控制机动调整，数显表直观地反映后档料位置；(3) 坚固的刚性扭轴设计，确保滑块运动的同步；(4) 内置式机械挡块，确保滑块的精确定位；(5) WEHK可配不同档次的数控系统和驱动系统。如图1所示为该型折弯机的样机照片。图1 WEH系列折弯机样机照片折弯机的基本结构如图2所示。图中件6为折弯机自带的后挡铁架，可电动调整后挡铁5的位置；件1为前挡铁架，可用于手工设置并固定前挡铁2或作为工件支承。图2 WEH系列折弯机局部结构图常见的饭金件折弯结构如图3所示。在普通折弯机上只能先按尺寸a调整好后挡铁位置后，折一批工件的第一道边，再按尺寸b重新调整挡铁位置折第二道边，这样工件需多次上下机床。如果批量大，则要中途搬运，需提供折弯更大的周转空间，从而增加大量的辅助工作，增加了劳动强度，降低了劳动生产率。另外，挡铁的调整一般采用卷尺、钢皮尺来测量，精度无法控制。即使采用较精密的量具测量也会因缺乏理想的测量基准而难以达到较高的测量精度，加工精度仍难以保证。图3 常见折弯结构图为了解决上述问题，同时考虑到众多中小型企业的经济状况，采用在现有普通折弯机的基础上进行经济型数控化改造的方案，经济有效地满足了实际生产的要求。3扭轴同步液压折弯机的数控改造3.1改造方案图4所示为对该型号机型的折弯机设计的一种单轴数控挡料执行机构。该机构由步进电机7驱动，电机与滚珠丝杠9直连实现无间隙连接传动。步进电机步距角为0.9，滚珠丝杠螺距为4mm，该最小运动设定量完全能满足一般的折弯要求。一般的折弯件结构其折弯弯边宽度都比较小，但折弯边长度可能会很大(如门板结构) ，所以机构轴向运动行程相对来说较小，而对挡铁宽度范围则要求很大。比较好的方案是挡铁在折弯边长度的两端两点接触，从而减少或消除上道工序剪切边直线度的影响，使误差减至最小。图4中，挡铁12在挡铁座13上沿宽度方向可调，以适应不同弯边长度的需要(如图4中I)。从情况考虑，将折弯执行机构设计成一短宽体结构。从保证运动件精度和稳定性出发，配置运动导轨时导轨间须有一定的跨度。综合上述要求与折弯机自身状况，本执行机构整体采用框架式，以降低成本，且便于现场安装。由于上述结构较易变形扭曲，因此采用一圆一平导轨组合，以圆导轨10为主导轨，平导轨17作为辅助导轨，避免了框架因微量变形而造成的运动不畅。执行机构零点设于挡铁与折弯上模刀口直线刃重合位置，即折边宽度为零处，这样系统设置数值即为折边宽度值。由于挡铁回零须回到固定折弯模(下模)的上面，考虑到薄板折弯时挡铁与折弯模不允许留有太大的间隙，因而挡铁回零很可能导致干涉而造成损坏。因此本机构在运动行程的中间设有参考点，该点与零点问距离固定，正常情况下只需回参考点即校验了零点位置。参考点设定由两个霍尔开关(即图4中2与15)来实现。2为到位粗定位开关，15为精确定位的开关。15置放于直径为d的圆周上，相当于一个丝杠螺距k放大为d的圆周，假定15能达到的检测精度为0.01mm，则在丝杠螺距等于4mm，直径d=40mm时，精确定位开关15的轴向定位精度为0.0032mm(0.01k/d)，匹配较好。图4中件1，4为两行程极限开关，控制机构运行的最大行程范围，防止超程产生机械冲击而影响机构精度。超程开关起作用时，机构则无条件停止。从整体造价考虑，本装置步进电机控制不再另配数控装置，而由控制本装置运行的PLC 实现其位置控制，这样电控硬件简单可靠，结构紧凑，很适合于工业现场。图4 执行机构结构图折弯机数控系统采用三级计算机控制，第一级由PC构成，安装有数控折弯机自动编程软件，第二级为主机级，由STD工业控制机组成，该级除Z80CPU模板外，还有由8031单片机管理的高分辨率显示驱动板，中功率输入输出板，位移计数板, A/D转换板和串行接口板等。第二级可以完成控制参数的输入，工件编程, 折弯力、工作台加凸量、回弹补偿量、板厚变化自动补偿等的计算，各轴的位置控制，上模分段，折弯控制，实际位置显示及系统故障显示等功能。第三级为执行级, 由四个单片机构成的交流伺服驱动单元及一个组成。3.2改造后的功能特点及先进性利用本装置对普通折弯机进行改造，虽然经费投入不多，却能实现数控折弯机的基本功能，可对加工对象进行连续折边，从而减少了工件的上下搬动次数，工件一次连续折边完成后便可流向下道工序，避免了工件在机床边的大量堆积，简化了物流，提高了效率，大大减轻了工人工作量。控制系统可存储大量的折边工件程序，以供随时调用，免去了原来每次更换工件后重新调整挡铁的麻烦。由于挡铁位置精度高，折边精度必然相应地大幅度提高。同时，将智能伺服单元作为执行机构，可以提高系统的快捷性，同时也容易对系统进行扩展性功能增强。实践证明，本装置的投入应用取得了较为理想的效果。4 结论本文主要介绍了一种WEH110/3100扭轴同步液压折弯机的数控化改造技术，该技术以较经济的方式实现自动调整，从而完成连续折弯，验证了此型扭轴同步液压折弯机数控改造的可行性，同时提高了折弯机的尺寸精度和劳动生产率。参 考 文 献1 李善术数控机床及其应用M北京：机械工业出版社，20022 王平等数控机床与编程实用教程M北京：化学工业出版社，2004