李晓波 秦岳 张康宁
西安兰石重工机械有限公司 陕西西安 710000
Li Xiaobo Qin Yue Zhang Kangning
Xi 'an Lanshi Heavy Industry Machinery Co., Ltd., Xi 'an 710000 China
[摘 要]基于目前全液压锻造操作机的主要动作行走、旋转的自动控制方式中存在多次动作累计误差，影响产品的工艺尺寸精度。参考机床控制中坐标系的运用，提出在自动控制中引入起始位置设置、减速距离、精度设定的闭环控制思路、消除累计误差，以求达到自动动作中提高控制精度，并满足设备智能化升级服务。
Abstract: Based on the automatic control mode of the main action walking and rotation of the full hydraulic forging manipulator at present, there are accumulated errors of multiple actions, which affect the technological dimension accuracy of the product. Referring to the use of coordinate system in machine tool control, the closed-loop control idea of starting position setting, deceleration distance setting and precision setting is proposed in automatic control to eliminate cumulative errors, so as to improve the control precision in automatic action and meet the intelligent upgrade service of equipment.
[关键词] 全液压锻造操作机 累计误差 自动控制 闭环控制 减速距离
Keywords: Full hydraulic,forging manipulator,The accumulative error,The automatic control, Closed-loop control,Deceleration distance
随着工业化的发展需求、材料加工工艺需求的升级，快锻液压机作为一种加工工艺范围广、机械化程度高、控制精度高的锻压设备广泛应用于机械、有色冶金、航空制造、军工等各个方面。
1全液压锻造操作机介绍
1.1锻造操作机的简介
全液压锻造操作机属于锻造设备过程中的辅助设备，锻造过程中负责夹持锻件或零件的一头，完成锻件的翻转、进给、旋转等功能，配合压机将锻件锻压成需要的形状尺寸；锻造操作机按照行走方式分为有轨及无轨；按照传动方式又分为液压式和机械式；大吨位的操作机一般采用液压有轨的方式。
1.2锻造操作机基本动作
手动行走：用操作机的手柄来输出行走信号，比例阀按照给定打开，操作机执行行走动作；
手动旋转：用操作机的手柄来输出旋转信号，比例阀按照给定打开，操作机执行旋转动作，可执行360°连续旋转动作；
手动夹紧、松开：手柄控制操作机钳口做夹紧、松开、加持等动作。
其他动作：操作机钳口做横向侧移，上下倾斜等动作。
操作机的自动动作。
自动行走：按照设定尺寸行走到设定的位置然后停止；
自动旋转：按照设定角度旋转到设定的角度然后停止，可执行360°连续旋转；
2锻造操作机目前的自动控制思路及情况说明
目前，我公司液压锻造操作机自动控制主要采用提前量关阀减速的控制思想：
以行走为例：a、从设定画面读取设定值B；b、判断行走方向，记下当前位置A0,目标值是（B+A0）；c、按固定斜坡开比例阀到相应开口；d、实际位置A1和记录的位置A0进行比较判断是否进入死区范围S；e、进入死区范围则按照固定斜坡关比例阀；d、靠惯性停车到设定位置（B+A0）。
3锻造操作机自动控制程序的优化设计
3.1工件坐标系介绍
工件坐标系是机床编程时使用的坐标系，又称编程坐标系，该坐标系是人为设定的。建立工件坐标系是数控车床加工前的必不可少的一步。
3.2锻造操作机控制系统中工件坐标系的建立
a、操作机系统中，行走的绝对位置由多圈编码器采集显示，以操作机钳口开到压机中心线设为0点；反方向增大。旋转绝对位置采用单圈编码器采集显示角度，以钳口水平位置设为0°，顺时针增加，实现连续旋转动作。
b、行走工件坐标系的建立：以自动行走选择旋钮的上升沿为触发条件，自动行走选择旋钮有上升沿触发时，以操作机的实际位置A0为坐标原点建立工件坐标系；随后同一方向的多次自动动作中，皆按照此坐标原点进行计算。
3.3自动控制程序的优化设计
按照模块化设计的特点，既要满足简化结构、方便调用，又要保证逻辑功能正确，满足使用需求；因此采用FB封装块，外留关键参数的方式设计标准块。
（1）锻造操作机自动程序的优化设计以行走动作举例如下：
A、按照模块化设计的要求首先进行自动行走程序标准块"Walk_auto_BK"的建立；并建立关键的输入输出参数如下表1。
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B、验证：
按照此方式设计程序后，在宝鸡大力神40T操作机上应用，首先确实消除了累计误差，比如设定行走距离200，精度5；第一次走了196，则第二次走到400±5，而不是196+200±5。同时多次行走也验证了精度得到提高基本保证在±5之内。自动旋转同行走类似，这里不做重复说明。
4总结
本文从当前锻造液压操作机的使用现状分析，结合模块化的设计思路，将液压操作机的控制程序进行模块化封装设计，一方面减少了设计中的重复工作，节约了调试成本；另外引入工件坐标系的控制思路解决原自动程序中累计误差的问题，从根本上上解决了液压锻造操作机在自动锻造时多次动作产生的误差问题。
参考文件：
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GAO Junfeng, Development and Present Situation of Fast Forging Press in China [J]. Forging & Stamping Technology. 2008, (6) : 0001-05
[2]李思桥，数控机床与应用[M]. 北京大学出版社 , 2006
LI Siqiao, CNC Machine Tool and Application [M]. Peking University Press, 2006