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    1 引言

    噴砂機是空氣輸送機械的范疇。是在管道內(nèi)利用壓縮空氣將粉狀顆粒（直徑1~4mm）物料從一處輸送到另一處，由動能轉(zhuǎn)化為勢能的過程中，使高速運動著的砂粒沖刷物體表面，對工件表面進行微觀切削或沖擊，達到改善物體表面質(zhì)量的作用。以實現(xiàn)對工件的除銹、除漆、除表面雜質(zhì)，表面強化及各種裝飾性處理。

    噴砂機廣泛應(yīng)用于船舶、飛機、冶金、礦山、鐵路、橋梁、化工、車輛及重型機械工業(yè)制造中各種金屬構(gòu)件及焊接表面。同時又是對非金屬（玻璃、塑料等）表面，裝飾、雕刻的理想設(shè)備。它最大限度地利用了空氣輸送機械的輸送效率高、配置空間廣闊、傳輸距離大、便于集中控制的優(yōu)點，同時具備了結(jié)構(gòu)簡單、操作容易的特點。其缺點是揚塵大，需配置一套空氣壓縮設(shè)備，投資高，動力消耗大。

    目前國內(nèi)廣泛采用開放式的噴砂作業(yè), 在噴砂作業(yè)的同時, 砂粒沖擊金屬表面后與銹蝕物或廢舊涂料一起揚入周圍環(huán)境, 既浪費大量砂料又會造成環(huán)境污染, 粉塵大大超標(biāo)，嚴重損害了操作人員的身體; 而本文介紹的噴砂機采用循環(huán)式噴砂設(shè)備既克服了開放式噴砂工藝揚塵的缺點, 又使砂料可循環(huán)使用降低了作業(yè)成本。同時本文介紹噴砂機通過和利時公司的LM系列 PLC控制步進電機、伺服電機和各個閥門等設(shè)備，噴砂參數(shù)可以通過觸摸屏進行設(shè)定，實現(xiàn)了全自動噴砂，整個系統(tǒng)具有生產(chǎn)效率高，節(jié)約能源，降低成本以及表面處理均質(zhì)性好等特點。

    2 噴砂機原理和結(jié)構(gòu)

    噴砂機是磨料射流的中應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品，噴砂機一般分為干噴砂機和液體噴砂機兩大類，干噴砂機又可分為吸入式和壓入式兩類。

    吸入式干噴砂機一般由六個系統(tǒng)組成，即結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、介質(zhì)動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。吸入式干噴砂機是以壓縮空氣為動力，通過氣流的高速運動在噴槍內(nèi)形成的負壓，將磨料通過輸砂管吸入噴槍并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面，達到預(yù)期的加工目的。

    壓入式干噴砂機一般由四個系統(tǒng)組成，即壓力罐、介質(zhì)動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。壓入式干噴砂機是以壓縮空氣為動力，通過壓縮空氣在壓力罐內(nèi)建立的工作壓力，將磨料通過出砂閥壓入輸砂管并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面達到預(yù)期的加工目的。

    液體噴砂機相對于干式噴砂機來說，最大的特點就是很好地控制了噴砂加工過程中粉塵污染，改善了噴砂操作的工作環(huán)境。一個完整的液體噴砂機一般由五個系統(tǒng)組成，即結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、介質(zhì)動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。液體噴砂機是以磨液泵作為磨液的供料動力，通過磨液泵將攪拌均勻的磨液（磨料和水的混合液）輸送到噴槍內(nèi)。壓縮空氣作為磨液的加速動力，通過輸氣管進入噴槍，在噴槍內(nèi)，壓縮空氣對進入噴槍的磨液加速，并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面達到預(yù)期的加工目的。在液體噴砂機中，磨液泵為供料動力，壓縮空氣為加速動力。

    本文介紹的噴砂機是全自動吸入式干噴砂機，噴砂機原理圖如圖1：

          

                                  圖1  吸入式噴砂機原理圖

    3 系統(tǒng)介紹

    噴砂機通過電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)全自動噴砂，可以自動調(diào)節(jié)噴砂角度、噴砂時間、噴砂距離、反吹時間、噴槍的運動、工作臺的轉(zhuǎn)速等。電氣控制系統(tǒng)主要有X軸橫移組件、Y軸縱移組件、工作臺轉(zhuǎn)動組件、噴砂組件、吹凈組件、除塵組件等幾個部分組成，所有的組件都是由LM系列 PLC根據(jù)觸摸屏事先設(shè)定的參數(shù)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，高效可靠完成噴砂工藝過程。

    X軸橫移組件由一個步進電機、絲杠、導(dǎo)軌、滑塊、限位開關(guān) 、一個增量式編碼器組成。步進電機接收LM系列 PLC高速脈沖信號，按照一定的速度帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，使滑塊在導(dǎo)軌上左右移動，編碼器采集絲杠轉(zhuǎn)的圈數(shù)，形成一個X軸運動的閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩個限位開關(guān)安裝在左右滑塊運動的極限位置，確保滑塊運動的安全性，不會出現(xiàn)飛車的事故。

    Y軸縱移組件與X軸組件一樣，由一個步進電機、絲杠、導(dǎo)軌、滑塊、限位開關(guān)、一個增量式編碼器組成。步進電機接收LM系列 PLC高速脈沖信號，按照一定的速度帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，使滑塊在導(dǎo)軌上上下移動，編碼器采集絲杠轉(zhuǎn)的圈數(shù)，形成一個Y軸運動的閉環(huán)控制系統(tǒng)，兩個限位開關(guān)安裝在滑塊上下運動的極限位置，確保滑塊運動的安全性，不會出現(xiàn)飛車的事故。

    工作臺轉(zhuǎn)動組件由一個伺服電機、工作臺、減速器組成。伺服電機設(shè)置為速度控制模式，采用LM系列 PLC模擬量輸出控制，通過減速器減速后帶動工作臺面以恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，通過觸摸屏可以改變其轉(zhuǎn)速，由于工作臺轉(zhuǎn)動慣量比較大，伺服電機設(shè)置加速啟動和減速停止，以減少過沖對伺服電機的損壞。

    噴砂組件和吹凈組件主要由噴槍、氣槍、出砂閥、出氣閥、氣源、過濾器等組成。控制管路中的壓力，以保證噴砂的強度，壓力值越大，噴射流的速度越高，噴砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面相對較光滑。調(diào)節(jié)出砂閥和出氣閥的接通時間可以控制噴砂時間和吹凈時間，以保證噴砂處理的效果，噴砂時間和吹凈時間可以在觸摸屏上設(shè)定。

    除塵組件由除塵機組、反吹電磁閥、濾芯等組成。設(shè)備配置的濾芯式除塵單元集二級除塵于一體,配合調(diào)節(jié)不同的反吹間隔時間，可用于高含塵濃度的氣體處理。對于015μm 級以上的粉塵顆粒,除塵效率高達99199% ,凈化后的空氣實現(xiàn)了近于零排放的狀態(tài),比傳統(tǒng)的布袋除塵器過濾精度提高100 倍以上,大大減少了除塵空氣排放對大氣造成的污染。
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖2。

        

                                圖2  噴砂機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    4 結(jié)論

    在整個項目解決綜合問題上看，噴砂機各個部件能夠很好的協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，能夠高效、節(jié)能的全自動完成噴砂工藝過程，比較突出的顯現(xiàn)和利時產(chǎn)品在系統(tǒng)整合上的優(yōu)勢。

    本文介紹的全自動吸入式噴砂機采用和利時PLC作為控制器,利用本品伺服定位功能、豐富的內(nèi)部數(shù)據(jù)資源、強大通訊功能，使得控制與驅(qū)動緊密結(jié)合，使系統(tǒng)控制的更好。