多轴钢管数控切割机核心OEM开发及应用

多轴钢管数控切割机核心OEM开发及应用

    多轴钢管数控切割机是在平面切割基础上延伸开发的一类三维数控切割机设备，其主要用于对于多种管径钢管的开孔、相贯、截断等不同功能切割实现，目前已广泛应用于钢结构、城市管网、能源运输、机械制造等多个行业领域，代表着国内数控切割机设备研发技术的*。
    本文由武汉嘉倍徳科技技术部编辑整理，主要以我公司旗下迅锋系列多轴钢管数控切割机核心OEM开发及相关应用情况予以说明和介绍。
    多轴钢管数控切割机也称为管网结构**的数控切割机或相贯线数控切割机，根据切割功能表现主要分为两大类，一种是用于简易的相贯线切割，另一种是指的打坡口用的相贯线数控切割机。而从切割加工方式来看，多轴钢管数控切割机可以采用火焰切割或等离子切割两种方式实现不同材质、不同厚度和不同管径的钢管多种功能切割加工。
    在多轴钢管数控切割机核心OEM开发过程中，我们选择工控机作为设计的基础。工控机本身符合多种工业标准，是一种开放化的计算机系统，与常用的微机有良好的兼容性，有大量的软硬件的支持。目前工控机底板插槽总线类型主要有两种：I
    1. SA总线(工业标准总线)和PCI总线(外围设备接口)。
    2. ISA总线的数据传输速率比较低，但已能满足数控系统的需要。同时，高总线速率会对各功能模块的硬件提出更高的要求。
    此外，由于多轴钢管数控切割机插补算法复杂，有大量浮点运算，对实时性要求又较高，我们选用Pentium 166 CPU完成插补运算。另外，系统中各个坐标轴还需具备位置控制功能，位置控制实时性很强，且控制轴数比较多，该任务与插补共用一个CPU会导致数控系统主机负担太重，实时性不易**，而且故障风险过于集中，较好做法是每根轴采用一个独立的CPU进行控制，采用层次式体系结构构成系统。根据位置控制CPU与主机交互信息方法的不同，分为两种结构。
    **种结构把位置控制板直接插到工控机底板的ISA插槽中，在这种情况下，主机与多个位控板之间直接进行信息传输，由于位控板CPU速度低，数据通讯阶段会浪费主机CPU资源，控制轴数越多，主机CPU的效率就越低。此外，主机还需采取措施来**多个位控板在时间上的准确同步。因此，我们选择了*二种结构。
　　*二种结构采用单独的通讯机完成主机与位控板之间的信息传递。通讯机一方面通过双口存储器与主机之间进行信息交换，另一方面通过自建的局部总线与位控板进行信息交换。双口存储器容量为2kb，它同时也起数据缓冲器的作用。这种方案大大减少了主机用于信息交换的CPU时间。
    至此，我们基本完成了多轴钢管数控切割机OEM控制系统的核心环节的开发处理，其余机械硬件部分由传动系统、切割系统、电控系统、调高控制系统等多个部分构成，相关技术解释可以更多借鉴平面切割设备的设计方式来实现。
    最后，针对多轴钢管数控切割机的应用，我们可以以切割方式为分类，简单归为两大应用方向：
    1.火焰多轴钢管数控切割机，切割具有大厚度碳钢切割能力，切割费用较低，但存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化操作的需要。它的应用场合主要限于碳钢、大厚度板材切割，在中、薄碳钢板材切割上逐渐会被等离子切割代替。
　　2.等离子多轴钢管数控切割机，等离子切割具有切割领域宽，可切割所有金属管材，切割速度快，**，切割速度可达10m/min以上。采用精细等离子切割已使切割质量接近激光切割水平，目前随着大功率等离子切割技术的成熟，切割厚度已**过100mm，拓宽了数控等离子相贯线切割机切割范围。

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