提高伺服飛鋸機鋸切精度的方法

沈陽康特機電設備有限公司 聞紹靖

沈陽科技學院 王 嬌

提高伺服飛鋸機鋸切精度的方法

沈陽康特機電設備有限公司 聞紹靖

沈陽科技學院 王 嬌

當前，在對焊管進行精確的定尺切斷工作時，最常見的工作設備即為飛鋸機。而利用伺服電機控制的飛鋸機是其不斷發展下的先進產物，伺服飛鋸機的不斷推廣與應用對于焊管鋸切工作的高效進行有著重要意義。就目前的伺服飛鋸機應用來說，雖然該技術已經取得了較大的發展，但依舊應當不斷提升飛鋸機的鋸切精度。本文通過簡要介紹伺服飛鋸機的基本特征，提出提高伺服飛鋸機鋸切精度的方法，以期為我國的飛鋸機設備應用的不斷發展提供參考。

伺服飛鋸機；設備特點；鋸切精度；提高措施

伺服飛鋸機是全自動的機電設備，最早由天津理工學院進行研制與推出，隨著技術不斷發展，當前的飛鋸機定尺的長度已經可以達到2米到32米之間，而伺服飛鋸機的定尺精度也可控制在0到超出1.5毫米的范圍之內，其定尺精度與傳統的國際衡量標準0到超出6毫米的范圍相比更加精準。伺服飛鋸機的提出為飛鋸機行業發展注入了全新動力，而當前的伺服飛鋸機發展也代表了飛鋸機發展的國際先進水平，但是，加強伺服飛鋸機的鋸切精度的工作還沒有停止。

一、伺服飛鋸機的基本特征

飛鋸機作為重要的機械設備，對于焊管生產具有重要作用，對于焊管生產效率以及焊管質量保障也有著重要效用。所以對于飛鋸機的設計主要有幾下幾點要求：首先飛鋸機的定尺長度要滿足限定的定尺偏差要求，在我國的偏差范圍為0到超出20毫米之間，而國際標準的偏差范圍為0到超出6毫米之間。另外，在進行焊管鋸切工作時，應當控制管端斜度的范圍在標準要求之內，即小于或者等于5毫米。除此之外，飛鋸機在進行鋸切工作時還應當具備順應速度變化的特點，這是由于焊管成型過程中速度是存在變化性質的，而管端和焊管軸線之間的位置關系應當保持垂直狀態，所以飛鋸機在工作時應當和焊管成型機出口處的焊管保持速度一致。而伺服飛鋸機除了滿足以上幾項飛鋸機基本要求之外，其還具有獨特的設備特點，首先伺服飛鋸機的控制系統是應用隨動控制系統，該系統在當前是十分先進的。運用該系統可以有效實現伺服飛鋸機的能源損耗的降低，并且在工作時具有較強的抗干擾能力，是伺服飛鋸機操作方便的重要原因。另外，伺服飛鋸機在定尺進度方面具有較之國際標準更高的精確度，滿足0到超出1.5毫米的范圍之間，定尺精準度的提升不僅有利于生產效率的顯著提高，同時還可通過精準度的提高來減少生產材料的浪費，節約生產資源與生產投入資金。

二、提高伺服飛鋸機鋸切精度的方法

（一）對伺服飛鋸機的隨動系統進行改進

伺服飛鋸機實現鋸切工作的裝置部分位于飛鋸車上，在工作時與其一起發生運動。該運動的實現主要是分為幾個步驟進行：首先是工作指令之前的等待，接著是在計算機技術的控制下進行追蹤，逐漸加速最后與焊管同步。然后是同步運行階段，在這一階段的中間部分即為鋸切工作的開始。之后是伺服飛鋸車在受到設備制動的情況下進行的運動減速階段。隨后進入反向追蹤以及反向同步，最后又邁入反向減速階段。伺服飛鋸機在進行以上的正向運動與反向運動的過程中，兩者的速度變化、脈沖數以及脈沖頻率都保持一致，正反向運動循環的結束點即為零點。

通過對二階系統的階躍響應階段的研究與驗證，可以發現運行速度在平衡點的上下進行波動，并且隨著時間的變化逐漸出現峰值降低的情況。該現象表明，在工作運行的同步階段，伺服飛鋸機的運行速度忽快忽慢，并且在時間不斷變化的情況下變化現象減小。避開同步階段實際速度響應的超調值，進而提升控制精度的優化方案主要有以下幾種：其一是減少飛鋸車運行過程中的追蹤階段的時間，加大同步階段的運行時間，同時保證減速運行的時間不變。利用編程計算確定本來正向運動中的速度、改良后的飛鋸車的速度曲線以及伺服電機系統的原始力矩以及改良后的當前力矩。經過數據對比可以看出，改良后的力矩大小較之原始大小更高。在進行電機的發熱情況計算時，電機的等值力矩也有所提高。第二種方法即加大同步運行階段的時間，降低減速運行階段的時間，同時保證最終運行階段的時間不變，這樣也可以有效提升電機的等值力矩。對兩種方式進行比較，可以看出方法二較之方法一更有實際運用優勢，在實際運用中不需要增加電機功率就可以實現良好運行。第三是盡可能改良伺服飛鋸機的同步段追蹤曲線，如使用S曲線追蹤等，從而降低二階系統的階躍響應對機械的沖擊，同時提高了切割精度，但此方法需要較復雜的運算來生成S曲線，其中涉及的參數也較多。此外還可以通過提高管端測速輥裝置的測量精度，增加上位機位置環等方式提高切割精度。

（二）對伺服飛鋸機的傳動機構進行改進

伺服飛鋸機的傳動機構主要是指飛鋸車的傳動機構，在傳統的傳動機構中其運行機制為將齒輪與床身進行連接固定，而飛鋸車和齒條之間的連接方式主要是通過浮動連接來實現的。所以飛鋸車的移動方向取決于定位塊的定位，可以在齒輪的豎向進行移動，運用彈簧的預緊力將齒條緊壓于導向架上，為齒條提供定位點。而位于導向架上有多個滾輪，其作用主要是對齒條進行運行的方向定位，保證齒輪與齒條之間的嚙合間隙更加精準。但是利用傳統的傳動機制要進行多個導向架的安裝，而導向架的安裝有需要床身作為安裝基礎，在實際安裝過程中難以保證其精度。另外由于飛鋸車的運動是重復的往返運動，容易出現齒條和導向架之間出現沖撞，以致于導向部分容易由于損壞而出現失靈狀況，導致鋸切精度的下降。

為確保伺服飛鋸機的鋸切精度的有效上升，有必要對伺服飛鋸機的傳動機構進行改進。在實現改進工作時，首先在飛鋸車上進行齒條固定處理，而齒輪則固定在齒條之上，通過這樣的改進可以通過減少導向架來有效避免導向架在應用時的應用缺陷。經過改良后的傳動機制的結構主要是用螺栓進行齒條固定，牽動飛鋸車共同運作。而齒輪的位置主要是在齒輪座中，并依靠定位座實現該部分的方向確定，并且不影響裝置的上下運動。在將齒輪懸掛在齒條座之上，最后進行調節，使得嚙合間隙精準。通過對傳動機構的改良，在伺服飛鋸機的傳動機構的運行過程中，位于飛鋸車上的齒條不會和設備的其他相關部件進行相對運動，只有設置中的懸掛滾輪會與齒條接觸，發生連續的滾動工作。所以，在這種條件下的運行機制的工作往往更加平穩，更加具有傳動工作的可靠性。并且在實際工作運行過程中，即使當床身與飛鋸車之間由于磨損或加工而造成位置偏差情況時，兩者之間的嚙合間隙也不會受到影響而發生改變。除此之外，當實際工作中出現間隙改變或部件磨損的情況，相關技術操作人員可以通過偏心定位軸的調節來實現矯正。

三、結束語

焊管對于我國的國民經濟發展有著重要意義，已經逐步推廣并涉及到多個行業領域，所以實現焊管鋸切的精準度提升是十分有必要的。伺服飛鋸機是專門針對焊管鋸切的重要電子機械設備，其具有耗能少、精度系數較高以及操作便捷等多種優點。為發揮伺服飛鋸機在該行業領域中的作用最大化，相關機械設計與研發人員應當加強對伺服飛鋸機的研究，不斷實現設備技術與功能的完善，努力提高伺服飛鋸機在進行焊管鋸切工作時的鋸切精度。

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