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摘 要：文中阐述了数控火焰切割机新控制系统的设计与改造，通过机械部分及气路的更换和新计算机控制技术的应用，完成了数控火焰切割机的改造，并且在实际中进行了调试，完成了既定目标。
关键词：数控;火焰切割机;改造
The Reconstruction Of CNC Flame Cutting Machines
DU Shifa
（Bohai Shipbuilding Vocational College， Huludao 125000）
Abstract： This paper describes the design and the transformation of CNC flame cutting machines the new control system， through replacement and new computer mechanical part and pneumatic control applications and technology， completed the transformation of CNC flame cutting machines， and in practice has been commissioning completed goals.
keywords： CNC ; flame cutting machines ; Reconstructio
1 引言
数控火焰切割机是中厚板型材加工的关键设备之一，它是集数控技术、计算机软硬件、伺服驱动等技术为一体的高科技产品，它由一个门架大车、四台割炬小车、四个割炬升降机构组成。
某公司数控火焰切割机经过十几年的使用，存在数控系统老化、故障率较高的现象。具体表现为：
（1）数控系统经常性无法启动、经常性蓝屏、软驱损坏无法购买更换、系统丢失文件造成板材切割后成废品。伺服驱动器老化，经常性超差报警;
（2）四个割炬升降机构只有一个能正常使用，无自动调高，操作难度大;
（3）气路老化，有漏气现象，气压控制不稳定，切割质量较低;
（4）齿轮和齿条磨损严重，设备行走时抖动，切割质量较低。
该设备仅仅依靠简单的修理已经不能解决问题，为了进一步提高该设备的使用率，特进行技术改造。改造后使这台设备具备操作方便、运行可靠、切割精度高、故障率低、维修方便的特点。
2系统的改造实施
改造后的数控火焰切割机由数控系统、PLC控制系统、伺服系统、升降控制系统、气路控制系统组成（如图1所示）。
2.1 控制系统的改造
（1）数控系统的改造
数控火焰切割机的数控系统采用的是Explorer数控系统。由于该系统已经不生产，因而予以淘汰，故采用技术先进、更稳定新的GCM数控系统。GCM数控系统人机操作界面HMI通过触摸屏进行操作，界面友好直观，操作简单，功能强大，可以通过修改参数对伺服系统进行高精度控制，内设完整自诊断功能。
（2）控制电路的改造
原核心控制电路由Explorer数控系统与运动控制卡、I/O板、控制电路板共用组成，由于该系统自身的因素使得系统稳定性不足、易受干扰，故将原先由运动控制卡、I/O板和控制电路板组成的控制电路更换为PLC控制电路。PLC模块采用的是Beckhoff公司生产的PCL模块，数控系统通过以太网连接实时向PLC发出控制指令及接收状态信号和故障信号。
（3）伺服系统及升降控制系统的改造
机床的行走是由控制电路通过伺服驱动器和伺服电机构成的闭环电路来控制的，经实际的研究分析，把原来的伺服系统更换为安川伺服驱动器和安川电机。伺服驱动器与伺服电机之间实行全闭环控制，通过执行由数控系统发送的位移指令来进行精准运动。
原系统通过调高盒和直流电机控制来割炬的升降，通过气路控制电磁阀来控制喷粉划线和火焰切割。在新的方案中加装高性能电容式自动调高系统，升降控制系统增加自动调高功能，保证割嘴和工件之间的恒定高度，消除了板材切割过程中由于板材高低不平或者倾斜等其他原因影响加工质量的因素;加装自动点火系统。
2.2 机械与气路的改造
旧的齿条齿轮更换为高精度的齿条齿轮，齿轮运行过程中与齿条啮合完全，无啃齿现象，满足机械精度要求;旧的变速箱更换为与安川电机配套的变速箱，以满足设备运行时的稳定控制;升降机构坏掉的丝杠更换为高精度丝杠，以保证直流电机在丝杠上运行速度平稳无抖动，更换高灵敏度高可靠性限位，以保障设备的安全运行。
更换新的气路和控制电磁阀。将新的气路规划为为中央集气、喷粉划线气体、切割气体三部分。中央集气分为燃气、低压氧、预热氧、穿孔氧、切割氧;喷粉划线气体分为燃气、低压氧、喷粉氧;切割气体分为燃气、低压氧、预热氧、穿孔氧、切割氧。老化的气管更换为新的气管，保证气路无泄漏、气体流向的稳定以及气体质量的稳定。
3 结论
通过综合运用机械、电子、数控、传感器、PLC等多项技术，采用新的数控系统GCM数控系统，实现切割生产加工的自动化，减少人为因素的干扰，实现双割炬切线切割，并恢复机床精度，保证和稳定切割质量，改善工人劳动强度和节约生产成本，提高生产率，为企业提供改造后性能可靠的设备。设备改造后具有的主要功能如下：（1）实时运动图形和输入/输出数据显示;（2）工业标准EIARS-2740（G代码）和ISO 6852 ESSI语言;（3）零件的比例、任意角度旋转、镜像功能，板材校直功能，零件套料功能;（4）具有火焰切割和喷粉划线功能，自动点火功能，割缝补偿功能;（5）沿着切割轨迹断点任意前进或后退，在断点外加引入线，并恢复切割;（6）内置PLC进行逻辑;（7）内设完整自诊断功能，用于功能测试和故障检查;（8）割炬升降机构具有自动调高功能。
数控火焰切割机改造后经过调试运行成功达到了既定目标，改造后使这台设备具备了操作方便、运行可靠、切割精度高、故障率低、维修方便的特点。以低成本博得了高收益。本次改造研究的结果对于数控切割机的改造具有很大的研究价值和积极意义。
参考文献：
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[2] 刘强.阐述数控火焰切割机的应用与发展[J].广东科技，2011（22）.
[3] 陈辉，郭艳玲.火焰切割技术控软件与多线程技术的应用[J].林业机械与木工设备， 2006（07） .
作者简介：
杜世法（1969-），男 ，山东青岛人，实验师，工学学士，研究方向：机械设计。