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案例頻道 廈門世科自動化工程有限公司 劉建平
摘 要：隨著機(jī)械加工領(lǐng)域人工成本的增加和市場對產(chǎn)品工藝品質(zhì)的更高要求，以及生產(chǎn)效率的提升要求。當(dāng)前由人工手動操作工件的銑圓弧槽和手動送料，已無法滿足大批量工件的加工。本文主要介紹臺達(dá)數(shù)控NC和伺服以及變頻器在廈門上特展示系統(tǒng)工程公司的貨架加工銑床系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用臺達(dá)數(shù)控NC精度較高的圓弧插補(bǔ)功能，搭配由3套AB伺服組成的3軸機(jī)構(gòu)以及2臺B系列變頻器和2個(gè)主軸馬達(dá)，構(gòu)成一臺定長送料和銑圓弧槽的數(shù)控銑床。 該銑床投入應(yīng)用后，極大的提高生產(chǎn)效率和工藝精度。
關(guān)鍵字：數(shù)控NC 伺服 變頻器
1 引言
由于商品經(jīng)濟(jì)和服務(wù)業(yè)的高速發(fā)展，各種產(chǎn)品的展示和存放對貨架的需求越來越大，對品質(zhì)的要加工合理的圓弧，使各個(gè)骨架能夠緊密牢固的結(jié)合起來。達(dá)到產(chǎn)品穩(wěn)定，容易組轉(zhuǎn)和拆卸。舊的加工方式主要靠人工操作，在效率上十分緩慢，在工藝精度上存在極大的累計(jì)誤差，圓弧純粹使用機(jī)械導(dǎo)槽引導(dǎo)主軸電機(jī)移動，加工出來的圓弧十分粗糙，并且在送料時(shí)使用卡銷定位，累計(jì)誤差大。這種方式加工出來的產(chǎn)品，工藝無法滿足客戶的需求，產(chǎn)品不易安裝和拆卸，在牢固性和穩(wěn)定性上大打折扣。產(chǎn)品出來后，還要有后續(xù)工藝對其修正，加大生產(chǎn)成本。
使用全新的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行加工后，效率是人工的3到4倍，產(chǎn)品精度高，無需再通過人工修正。設(shè)備操作簡單，減低工人的生產(chǎn)強(qiáng)度。該設(shè)備主要采用臺達(dá)H4CL-M數(shù)控NC，伺服ASD-A1521-AB，變頻器VDF055B43A，以及主軸馬達(dá)。通過構(gòu)架XY2軸平臺，以及外加Z軸送料電機(jī)。采用G代碼對系統(tǒng)的運(yùn)行速度和運(yùn)行軌跡和各種動作方式進(jìn)行控制，可以通過畫面修改不同產(chǎn)品對應(yīng)的參數(shù)，加工不同尺寸產(chǎn)品。
2 數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)示意圖
2.1 硬件組成
H4CL-M一套（包括手搖輪和I/O板），控制系統(tǒng)的所有動作，NC外接一個(gè)手搖輪，用作平臺手動移動調(diào)整用。伺服3套，1.5kW，組成XYZ三軸機(jī)構(gòu)；變頻器5.5kW 2臺。主軸馬達(dá)2臺，用來加工工件正反面同時(shí)銑。控制主軸電機(jī)工作。9個(gè)接近開關(guān)，用作XYZ的原點(diǎn)和極限保護(hù)。氣動夾具2套，用來加緊工件。小型水泵2臺，用來對主軸馬達(dá)和工件提供循環(huán)水降溫。
2.2 工作原理
整個(gè)系統(tǒng)軟件由G代碼、M碼、PLC程序以及畫面程序組成。NC根據(jù)客戶設(shè)定的參數(shù)，啟動系統(tǒng)，通過發(fā)出0~10V的模擬信號控制伺服和變頻器。伺服采用速度模式，伺服回饋ABZ編碼器脈沖信號給NC；變頻器最高頻率設(shè)置為400Hz，使主軸馬達(dá)的轉(zhuǎn)速達(dá)到10000轉(zhuǎn)以上。系統(tǒng)畫面可以設(shè)定加工槽數(shù)量，加工槽間距以及誤差調(diào)整等參數(shù)，可針對不同長度工件設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，進(jìn)行加工。屏幕畫面可隨時(shí)查看各個(gè)軸的坐標(biāo)和G代碼運(yùn)行情況以及各種故障信息。使用戶操作方便，直觀，便于維護(hù)。
系統(tǒng)啟動，夾具夾緊工件，各個(gè)軸回歸設(shè)置好的加工起始點(diǎn)，主軸馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)，冷卻液供水。人工確認(rèn)開始。XY機(jī)構(gòu)將進(jìn)行圓弧插補(bǔ)動作，先正向銑圓弧，到位后再反向銑回原位，一個(gè)槽結(jié)束后，打開夾具，Z軸電機(jī)馬上將工件向前走設(shè)定好的間距，Z軸送料到位，夾具加緊。系統(tǒng)重復(fù)XY的圓弧插補(bǔ)動作，直到一個(gè)工件所有的圓弧槽都銑完。夾具打開，各個(gè)軸回歸加工起始位置，等待下一個(gè)工件的加工。
3 系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用場合
隨著市場的需求，在精度要求較高以及工件重復(fù)加工領(lǐng)域，非標(biāo)銑床的應(yīng)用將更加廣泛，此系統(tǒng)配置的3軸機(jī)構(gòu)，也十分廣泛。設(shè)備使用將近1年的時(shí)間里，電氣系統(tǒng)未出現(xiàn)過問題，穩(wěn)定性較高，各個(gè)運(yùn)動軸都有極限保護(hù)傳感器，防止機(jī)械碰撞的發(fā)生，加工時(shí)有防護(hù)外罩，有效保護(hù)人員安全和廢料的外泄。
臺達(dá)H4CL-M是專為銑床行業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)，搭配臺達(dá)伺服和變頻器，具有較高的精度，滿足目前市場對工藝的較高要求。
4 結(jié)束
本系統(tǒng)采用臺達(dá)數(shù)控、伺服、變頻器。具有系統(tǒng)穩(wěn)定，定位精度高，誤差小，效率高等優(yōu)點(diǎn)。可以應(yīng)用在對加工工藝要求高的行業(yè)，系統(tǒng)配置緊湊，功能齊全，可調(diào)性高。可通過改變G代碼程序加工不同工件。操作簡單、容易維護(hù)、故障率低。
在使用NC過程中，在載畫面程序時(shí)間較長且不容易連接，希望這點(diǎn)臺達(dá)可以進(jìn)一步改進(jìn)。
作者簡介
劉建平 男 技術(shù)員，任職于廈門世科自動化工程有限公司，從事自控系統(tǒng)集成與應(yīng)用工作。
參考文獻(xiàn)（略）
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號