基于stm32数控弯管切割机控制想研究与开发

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1、基于STM32数控弯管切割机控制想研究与开发1绪论1.1弯管弯曲成形技术分类管材弯曲加工的方法有很多。按成形方法主要有四种[2-3]：滚弯、压弯、推弯和绕弯。按弯曲时是否需要加热，可以分为冷弯曲和热弯曲；按弯曲时是否使用模具，可以分为有模弯和无模弯；按弯曲时有无芯棒可以分为有芯弯和无芯弯。近年来，管材弯曲成形技术中还出现了零半径弯曲、热应力弯曲、中频感应弯曲和激光成形弯曲等新型弯管工艺。滚弯是用三个辊轮对管材进行弯曲加工的方法。其工作原理如图1.1所示。滚弯方法及滚弯机工作原理与板材滚弯基本类似，区别仅在管材

2、滚弯所用的辊轮具有与弯曲管断面形状相吻合的工作表面。弯曲时只需改变主、从辊轮间的间隔、就可以实现各种曲率半径的弯曲。这种方法尤其适合弯制环形或螺旋形管件。不过，滚弯对弯曲半径有一定的要求，仅适用于曲率半径较大的厚壁管件，对小半径打弯曲显得无能为力。压弯是最早用于管材弯曲加工的工艺方法，如图1.2所示。它是在液压机上利用模具对管坯进行弯曲加工的。压弯具有模具调整简单、生产效率高等优点，故在生产中一直被广泛应用，一般用于弯制带直段的管件或弯头等。推弯是管材弯曲加工中较为常见的弯管方法，一般是在压力机、液压机上进行

3、的弯曲加工，主要用于弯制弯头。推弯包括型模式冷推弯管和芯棒式热推弯管。型模式冷推弯管装置如图1.3所示，它是在普通液压机上，利用金属的塑性，在常温状态下将管坯压入带有弯曲型腔的型模中，从而形成弯头。芯棒式热推弯管是在专用推制机上，在推力和牛角芯棒阻力的作用下，边加热边推制，使管坯产生周向扩张和轴向弯曲变形，从而将较小直径的管坯推制成较大直径的弯头。.1.2切割技术分类数控切割技术，是指火焰切割、等离子弧切割、激光切割等数控切割技术。数控切割就是管材大批量、高效率、高质量的切割生产方式，数控切割的核心是数控切割

4、机的数控系统，即控制器。目前，国内切割焊接企业在使用数控切割机切割管材过程中存在许多问题和不足，技术的不成熟，直接导致管材的严重浪费和切割效率的低下。火焰切割是钢板粗加工的一种常用方式。它是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢，火焰割炬的设计为燃烧氧化铁提供了充分的氧气，以保证良好的切割效果。火焰切割是最老的热切割方式，其切割金属厚度从1毫米到1.2米。它一般分为割炬切割和切割机切割两种。激光切割技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。其原理是利用聚焦的高功率密度激光束照射工作，使被

5、照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。拥有切割质量好，切割效率高、切割速度快、切割种类多等优点，但是激光切割由于受到激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。..2数控弯管切割机的总体设计2.1数控弯管切割机工作原理数控弯管切割机绕弯是指将管材夹紧在弯曲模上随弯曲轴一起转动，使管材受拉伸发生不可恢复

6、的塑性变形而形成的一种弯管工艺，属于成形模弯曲的一种。如图2.1所示，导向模压紧管材后，钳口将管材紧紧夹靠在弯曲模上，随着弯曲模转动，管材在钳口、导向模、随动模和弯曲模的共同作用下形成以弯曲模半径为半径的圆弧状；弯曲到指定角度后，钳口松开随着弯臂回到原位，导向模带动随动模离开，随动模恢复原状；小车上的夹头带动管材空间旋转一定角度并移动到下一弯曲位置准备下一弯，弯制到所需的管材时，割头使能，在M点切割管材。由于弯曲半径受到弯曲模半径决定，若想得到不同的弯曲半径，只需换不同半径的弯曲模具即可。对于空间弯管设计，就

7、是比普通的平面弯管设计多了一个平面。如图2.2所示，空间转角精确定位装置由转盘组件2和支座组件1组成，转盘组件中央开有孔，在转盘组件2圆周上四等分设置有四个指针3，在转盘组件2上沿圆周方向均设有加紧螺钉4，支座组件1包括支座本体和圆形角度板5，该圆形角度板5上刻有角度分度线，圆心角度板上角度分度线精度为0.1°，在使用过程中，可以调节螺栓6使转盘的中心与弯制管件高度一致。工作时，管材传入转盘组件孔中，调节转盘组件螺钉使管件处于转盘组件孔中心，一指针指向角度板的0°位置，调整后弯制第一个弯头，第

8、一个弯头弯制结束后退回数控弯管切割机夹紧及压料机构，旋转管件包括通过螺钉与管件连接而成为一体的转盘至指针旋转到预定的工艺倾斜角，就可以进行第二个弯头的弯制，得到我们所需的管材。2.2系统需求分析2.2.1存在的问题①弯管方面1）管材的回弹特性：管材弯曲时会产生弹性变形，当卸掉外部载荷时将发生弹性恢复，从而使得管材的角度和弯曲半径都发生变化产生偏差，我们把这种现象称为管材的回弹。管材的回弹是影响管材成