本文以數控火焰切割機作為（wéi）研究主體，以（yǐ）其在設計初期狀態（tài）作為重點加以研究，以數控火焰切割機的改造和（hé）應用為（wéi）角度，展開詳盡的研究與論述。對機械層麵中設計的不科學處，加以技術控製應用，進而實行了數控火（huǒ）焰切割機的改造研究。 
　　所謂火焰切割，顧名思義，是指其熱能載體主（zhǔ）要是通過氣體引發的火焰（yàn）作為（wéi）燃料，根據工件切割部位金屬展開預熱處理，一旦當預熱的溫度可以滿足一定條件，通（tōng）過高速切（qiē）割氧氣流使得預熱部分的金屬出（chū）現燃燒且釋放熱能，以此，滿足切割行為的一種切割方式。根據此原理所應運而生的數控火焰切割機在實（shí）踐（jiàn）進行元件切割工作中，目前已經得到（dào）了十（shí）分廣泛的普遍應用，已然可以視作（zuò）當前數控加工中的重要構成部分。 
　　1.數控及伺服驅動係統改造 
　　1.1數控設計方案明（míng）確 
　　數控機（jī）床的工作原理也就是通過數字（zì）控製技（jì）術實現展（zhǎn）開製造、加工（gōng）的一種行為，並（bìng）且具備自主操控（kòng）的優勢，其係（xì）統（tǒng）是達成數字控製的一（yī）種配置，如圖1所示。 
　　圖1數控係統圖 
　　其中，CNC屬於係統中的（de）核心部門，涵蓋了諸（zhū）如存儲器、總線、CPU、以及（jí）控製（zhì）軟件等。CNC按照所指定的需要製造加工的相關程（chéng）序展（zhǎn）開軌跡（jì）行為，以及進行（háng）對機床的輸入輸出解決，最後再輸出（chū）相關指令至與之相對的執行部件上，其（qí）功能類似於人體的大腦。 
　　當伺服係統接收（shōu）到CNC輸送而來的進給指令，就把此類指令通過（guò）換位（wèi）與擴展後，利用驅動設備換（huàn）化成為執行部件需（xū）要的進給速度（dù）、方（fāng）向、位移等。它（tā）將來源（yuán）自數控的十分微弱的指令擴展（zhǎn）為驅動裝置應用（yòng）的功率信號[1]。驅動（dòng）單元把伺服（fú）單元中的輸出行為轉換（huàn）成為機械活（huó）動，驅動單元和伺（sì）服單元共同為數控裝置和機床中的傳動部件的紐帶。 
　　1.2伺服係統改造 
　　數控機（jī）床主要是根據相（xiàng）關指令脈衝進行工作，伺服係統則屬（shǔ）於以（yǐ）數控機床移動部（bù）件位置與速率作為控製量（liàng）的一種（zhǒng）係統。因此，伺服係統的程度（dù）直接影響著數控機（jī）床的操作精度、運行速度等相關指標。在對伺服係統展開改造的過程中，必須堅持一下原則：第一，調速範圍寬。這裏所說的調速是指進給速度能夠在比較（jiào）寬廣的（de）區（qū）域中無級變（biàn）化，且應當維續均勻（yún）、平穩、速降（jiàng）小的狀態。在零速狀態（tài）時，伺服則處於（yú）鎖定；第二，可逆運行。伺服（fú）係統可以（yǐ）較為機敏的完成正、反向運行。處於加工階段時（shí），機床在（zài）隨機狀態根據軌跡行為標準，即時完成。另外，不可擁（yōng）有反（fǎn）向間隙。第三，具備傳動剛性與速率穩定性。伺服係（xì）統應當擁有優質（zhì）的（de）靜（jìng）動態負（fù）載屬性，四度係統在切削環（huán）境產（chǎn）生改變時（shí），應當讓進給速度維續（xù）恒定狀態。 
　　改造（zào）伺服（fú）係統中的開環係統環節中，指令脈衝的輸入和步進電機的旋轉角度息（xī）息相關，後者每次都受前者影響。進給指令信號利用脈衝分配器來操作電（diàn）路。開環係統（tǒng）的特點可以歸納為，操作便捷（jié）、組（zǔ）織簡單，但是精（jīng）確（què）不良。如圖2所示，改造之前數控機床（chuáng）橫（héng）宗向驅動是步（bù）進單元，在加工的過程中時常會產生誤差過大、應對遲緩等問題，故而，在改造時放棄該係統[2]。與之相對的閉（bì）環係統是按照來源於反饋信號（hào）和指令（lìng）信號的對比結果實施對速度與位置的控製。因為現實中的火焰切割機的作業環境往往不甚理想，溫度較高、粉塵大、穩定性存疑，故而，此類係統無法實現。 
　　對（duì）比之後，本文所改造的係統選（xuǎn）擇為半閉環係統。電機附有編碼器，不但性能出色（sè），且組織（zhī）構成簡單，還能夠確保精（jīng）度。半（bàn）閉環係統檢（jiǎn）測元件裝置於（yú）機床傳動部件中，從側麵測量執（zhí）行部件的位置。半閉環係統隻可以（yǐ）彌補係統環路內部元件出現的誤差，所以，其精度相較於閉環（huán）係統略低，然而其組織和（hé）調試都更為便捷，並且平穩，性能優異。 
　　2.電氣（qì）控製結構改造 
　　2.1電氣控製設計方案 
　　電氣控製（zhì）部分中的（de）CNC數控係（xì）統，是利用（yòng）驅動控製櫃實現對數控機床製作加工的自（zì）動（dòng）化控製。例如，利用驅動控製櫃1*1插口進入至JV控（kòng）製電源插槽，從（cóng）而實行對電源控製；CNC係統利用控製櫃1J1插（chā）口進至J1麵板開關信號插實行開關量控製；CNC係利用1J3、1J4插口禁止（zhǐ）J3（X驅動信號）、J4（Y驅動信號）插槽（cáo）實（shí）行信號控製[3]。控製櫃接口主要是指控製櫃和元件（jiàn）之間（jiān）的輸入和輸出口。控製櫃接（jiē）口實現外（wài）部期間、CNC、以及電源的轉接。 
　　2.2 PID控製（zhì）改造 
　　PID控製（zhì）在數控生產的過程中屬（shǔ）於最為常（cháng）規的控（kòng）製辦法。係統主要由PID控製器及被控主體構成。PID控製（zhì）器屬於線（xiàn）性控製器，把偏差（chà）的比例、積分利用線（xiàn）性組（zǔ）合形成控製（zhì）量。因為（wéi）計算機控製屬於采樣控製，其至可以按照采樣時（shí）間的偏差完成對控製量的計算。 
　　電動機（jī）的運行軌跡的數字PID控製（zhì）係統通過單片（piàn）機實現，位移（yí）檢測設備用於實時檢（jiǎn）測電動機的輸出位移量，且把觀察到的結果反饋到單片機（jī）係統。 
　　2.3檢測裝置 
　　測量裝置屬於（yú）確保數控火焰切割機精度（dù）的重點，其將位移（yí）測量信號當成反饋信號，且把測量信號（hào）改變（biàn）成為數字，之後再運回至計算機，再與指令脈衝展開對比且操控驅動元件正確運轉。本文係統所擇取（qǔ）的旋（xuán）轉式增量脈衝編碼（mǎ）器。所以增量式主要（yào）是針對位移增量的測量（liàng），也就是數控工（gōng）作台如果移動某一長度，裝（zhuāng）置便（biàn）會產生一個脈衝信號。 
　　2.4監控係統軟件工作流程 
　　按照火焰切割機需要實現的諸多類（lèi）任務，能夠得出控（kòng）製係統（tǒng）在其工作中的一些狀態：第一，等待狀態。控製任務尚沒有（yǒu）展開調度，並未和外部設備實（shí）施（shī）通訊，控製參（cān）數仍然（rán）維續於之前加工任（rèn）務完成後的數值。第二，自檢（jiǎn）狀態（tài）。在接（jiē）收到電氣係統的自檢命令（lìng）後，係統初始化設備，之後根據（jù）設置進至（zhì）電氣係統中的自檢程（chéng）序，且送回自（zì）檢結果（guǒ），一旦輸（shū）入（rù）停止指令後，係統恢複（fù）到等待狀態。第三，錯誤（wù）報警狀態。一旦係統（tǒng）顯現並不常規的狀態時，第（dì）一時間進（jìn）至與之相對應的解決子程度，且提醒用戶。第四，伺服控製狀（zhuàng）態。當係統接收至伺服控製命令，利用DI口（kǒu）給（gěi）控（kòng）製機輸入運行指令，之（zhī）後根據加工命令展開與之（zhī）相對（duì）應的工作程序，一（yī）旦加工結束後，係統回顧到等待狀態。 
　　3.結（jié）語（yǔ） 
　　大程度掌（zhǎng）握數控火焰切割機計重（chóng）點及應用難點，毫無疑問是火焰切割機應用（yòng）優勢能（néng）夠激發至最大水平的重中之（zhī）重。其在現實應用階段當所顯現出的特征有，自動化控製、切割信息儲存修改以及保存、運行穩定和可操作性強。縮減切（qiē）割零件後續打磨與裝焊時間。數控火焰切割機的應用（yòng）優勢更需要引起（qǐ）人們（men）的廣泛關注與重視，並能夠（gòu）在實踐操作中得到（dào）不斷發展（zhǎn）及深化。