提高伺服飞锯机锯切精度的方法

沈阳康特机电设备有限公司 闻绍靖

沈阳科技学院 王 娇

提高伺服飞锯机锯切精度的方法

沈阳康特机电设备有限公司 闻绍靖

沈阳科技学院 王 娇

当前，在对焊管进行精确的定尺切断工作时，最常见的工作设备即为飞锯机。而利用伺服电机控制的飞锯机是其不断发展下的先进产物，伺服飞锯机的不断推广与应用对于焊管锯切工作的高效进行有着重要意义。就目前的伺服飞锯机应用来说，虽然该技术已经取得了较大的发展，但依旧应当不断提升飞锯机的锯切精度。本文通过简要介绍伺服飞锯机的基本特征，提出提高伺服飞锯机锯切精度的方法，以期为我国的飞锯机设备应用的不断发展提供参考。

伺服飞锯机；设备特点；锯切精度；提高措施

伺服飞锯机是全自动的机电设备，最早由天津理工学院进行研制与推出，随着技术不断发展，当前的飞锯机定尺的长度已经可以达到2米到32米之间，而伺服飞锯机的定尺精度也可控制在0到超出1.5毫米的范围之内，其定尺精度与传统的国际衡量标准0到超出6毫米的范围相比更加精准。伺服飞锯机的提出为飞锯机行业发展注入了全新动力，而当前的伺服飞锯机发展也代表了飞锯机发展的国际先进水平，但是，加强伺服飞锯机的锯切精度的工作还没有停止。

一、伺服飞锯机的基本特征

飞锯机作为重要的机械设备，对于焊管生产具有重要作用，对于焊管生产效率以及焊管质量保障也有着重要效用。所以对于飞锯机的设计主要有几下几点要求：首先飞锯机的定尺长度要满足限定的定尺偏差要求，在我国的偏差范围为0到超出20毫米之间，而国际标准的偏差范围为0到超出6毫米之间。另外，在进行焊管锯切工作时，应当控制管端斜度的范围在标准要求之内，即小于或者等于5毫米。除此之外，飞锯机在进行锯切工作时还应当具备顺应速度变化的特点，这是由于焊管成型过程中速度是存在变化性质的，而管端和焊管轴线之间的位置关系应当保持垂直状态，所以飞锯机在工作时应当和焊管成型机出口处的焊管保持速度一致。而伺服飞锯机除了满足以上几项飞锯机基本要求之外，其还具有独特的设备特点，首先伺服飞锯机的控制系统是应用随动控制系统，该系统在当前是十分先进的。运用该系统可以有效实现伺服飞锯机的能源损耗的降低，并且在工作时具有较强的抗干扰能力，是伺服飞锯机操作方便的重要原因。另外，伺服飞锯机在定尺进度方面具有较之国际标准更高的精确度，满足0到超出1.5毫米的范围之间，定尺精准度的提升不仅有利于生产效率的显著提高，同时还可通过精准度的提高来减少生产材料的浪费，节约生产资源与生产投入资金。

二、提高伺服飞锯机锯切精度的方法

（一）对伺服飞锯机的随动系统进行改进

伺服飞锯机实现锯切工作的装置部分位于飞锯车上，在工作时与其一起发生运动。该运动的实现主要是分为几个步骤进行：首先是工作指令之前的等待，接着是在计算机技术的控制下进行追踪，逐渐加速最后与焊管同步。然后是同步运行阶段，在这一阶段的中间部分即为锯切工作的开始。之后是伺服飞锯车在受到设备制动的情况下进行的运动减速阶段。随后进入反向追踪以及反向同步，最后又迈入反向减速阶段。伺服飞锯机在进行以上的正向运动与反向运动的过程中，两者的速度变化、脉冲数以及脉冲频率都保持一致，正反向运动循环的结束点即为零点。

通过对二阶系统的阶跃响应阶段的研究与验证，可以发现运行速度在平衡点的上下进行波动，并且随着时间的变化逐渐出现峰值降低的情况。该现象表明，在工作运行的同步阶段，伺服飞锯机的运行速度忽快忽慢，并且在时间不断变化的情况下变化现象减小。避开同步阶段实际速度响应的超调值，进而提升控制精度的优化方案主要有以下几种：其一是减少飞锯车运行过程中的追踪阶段的时间，加大同步阶段的运行时间，同时保证减速运行的时间不变。利用编程计算确定本来正向运动中的速度、改良后的飞锯车的速度曲线以及伺服电机系统的原始力矩以及改良后的当前力矩。经过数据对比可以看出，改良后的力矩大小较之原始大小更高。在进行电机的发热情况计算时，电机的等值力矩也有所提高。第二种方法即加大同步运行阶段的时间，降低减速运行阶段的时间，同时保证最终运行阶段的时间不变，这样也可以有效提升电机的等值力矩。对两种方式进行比较，可以看出方法二较之方法一更有实际运用优势，在实际运用中不需要增加电机功率就可以实现良好运行。第三是尽可能改良伺服飞锯机的同步段追踪曲线，如使用S曲线追踪等，从而降低二阶系统的阶跃响应对机械的冲击，同时提高了切割精度，但此方法需要较复杂的运算来生成S曲线，其中涉及的参数也较多。此外还可以通过提高管端测速辊装置的测量精度，增加上位机位置环等方式提高切割精度。

（二）对伺服飞锯机的传动机构进行改进

伺服飞锯机的传动机构主要是指飞锯车的传动机构，在传统的传动机构中其运行机制为将齿轮与床身进行连接固定，而飞锯车和齿条之间的连接方式主要是通过浮动连接来实现的。所以飞锯车的移动方向取决于定位块的定位，可以在齿轮的竖向进行移动，运用弹簧的预紧力将齿条紧压于导向架上，为齿条提供定位点。而位于导向架上有多个滚轮，其作用主要是对齿条进行运行的方向定位，保证齿轮与齿条之间的啮合间隙更加精准。但是利用传统的传动机制要进行多个导向架的安装，而导向架的安装有需要床身作为安装基础，在实际安装过程中难以保证其精度。另外由于飞锯车的运动是重复的往返运动，容易出现齿条和导向架之间出现冲撞，以致于导向部分容易由于损坏而出现失灵状况，导致锯切精度的下降。

为确保伺服飞锯机的锯切精度的有效上升，有必要对伺服飞锯机的传动机构进行改进。在实现改进工作时，首先在飞锯车上进行齿条固定处理，而齿轮则固定在齿条之上，通过这样的改进可以通过减少导向架来有效避免导向架在应用时的应用缺陷。经过改良后的传动机制的结构主要是用螺栓进行齿条固定，牵动飞锯车共同运作。而齿轮的位置主要是在齿轮座中，并依靠定位座实现该部分的方向确定，并且不影响装置的上下运动。在将齿轮悬挂在齿条座之上，最后进行调节，使得啮合间隙精准。通过对传动机构的改良，在伺服飞锯机的传动机构的运行过程中，位于飞锯车上的齿条不会和设备的其他相关部件进行相对运动，只有设置中的悬挂滚轮会与齿条接触，发生连续的滚动工作。所以，在这种条件下的运行机制的工作往往更加平稳，更加具有传动工作的可靠性。并且在实际工作运行过程中，即使当床身与飞锯车之间由于磨损或加工而造成位置偏差情况时，两者之间的啮合间隙也不会受到影响而发生改变。除此之外，当实际工作中出现间隙改变或部件磨损的情况，相关技术操作人员可以通过偏心定位轴的调节来实现矫正。

三、结束语

焊管对于我国的国民经济发展有着重要意义，已经逐步推广并涉及到多个行业领域，所以实现焊管锯切的精准度提升是十分有必要的。伺服飞锯机是专门针对焊管锯切的重要电子机械设备，其具有耗能少、精度系数较高以及操作便捷等多种优点。为发挥伺服飞锯机在该行业领域中的作用最大化，相关机械设计与研发人员应当加强对伺服飞锯机的研究，不断实现设备技术与功能的完善，努力提高伺服飞锯机在进行焊管锯切工作时的锯切精度。

[1]柴晓艳,张玉华.提高伺服飞锯机定尺精度的方法[J].重型机械,2004,02:20-22.

[2]张玉华,柴晓艳.提高伺服飞锯机锯切精度的方法[J].焊管,2004,04:40-42+75.

[3]柴晓艳.飞锯机主传动轴系列结构的优化设计[J].重型机械,2008,02:36-42.

[4]孙奇.基于交流伺服的三轴极坐标锯切系统研究[D].沈阳理工大学,2014.