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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：隨著機械加工領域人工成本的增加和市場對產品工藝品質的更高要求，以及生產效率的提升要求。當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。本文主要介紹臺達數控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)中的應用，利用臺達數控NC精度較高的圓弧插補功能，搭配由3套AB伺服組成的3軸機構以及2臺B系列變頻器和2個主軸馬達，構成一臺定長送料和銑圓弧槽的數控銑床。 該銑床投入應用后，極大的提高生產效率和工藝精度。
關鍵字：數控NC 伺服 變頻器
1 引言
由于商品經濟和服務業(yè)的高速發(fā)展，各種產品的展示和存放對貨架的需求越來越大，對品質的要加工合理的圓弧，使各個骨架能夠緊密牢固的結合起來。達到產品穩(wěn)定，容易組轉和拆卸。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誤差，圓弧純粹使用機械導槽引導主軸電機移動，加工出來的圓弧十分粗糙，并且在送料時使用卡銷定位，累計誤差大。這種方式加工出來的產品，工藝無法滿足客戶的需求，產品不易安裝和拆卸，在牢固性和穩(wěn)定性上大打折扣。產品出來后，還要有后續(xù)工藝對其修正，加大生產成本。
使用全新的數控系統(tǒng)進行加工后，效率是人工的3到4倍，產品精度高，無需再通過人工修正。設備操作簡單，減低工人的生產強度。該設備主要采用臺達H4CL-M數控NC，伺服ASD-A1521-AB，變頻器VDF055B43A，以及主軸馬達。通過構架XY2軸平臺，以及外加Z軸送料電機。采用G代碼對系統(tǒng)的運行速度和運行軌跡和各種動作方式進行控制，可以通過畫面修改不同產品對應的參數，加工不同尺寸產品。
2 數控系統(tǒng)
數控系統(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外接一個手搖輪，用作平臺手動移動調整用。伺服3套，1.5kW，組成XYZ三軸機構；變頻器5.5kW 2臺。主軸馬達2臺，用來加工工件正反面同時銑。控制主軸電機工作。9個接近開關，用作XYZ的原點和極限保護。氣動夾具2套，用來加緊工件。小型水泵2臺，用來對主軸馬達和工件提供循環(huán)水降溫。
2.2 工作原理
整個系統(tǒng)軟件由G代碼、M碼、PLC程序以及畫面程序組成。NC根據客戶設定的參數，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；變頻器最高頻率設置為400Hz，使主軸馬達的轉速達到10000轉以上。系統(tǒng)畫面可以設定加工槽數量，加工槽間距以及誤差調整等參數，可針對不同長度工件設置相應的參數，進行加工。屏幕畫面可隨時查看各個軸的坐標和G代碼運行情況以及各種故障信息。使用戶操作方便，直觀，便于維護。
系統(tǒng)啟動，夾具夾緊工件，各個軸回歸設置好的加工起始點，主軸馬達高速旋轉，冷卻液供水。人工確認開始。XY機構將進行圓弧插補動作，先正向銑圓弧，到位后再反向銑回原位，一個槽結束后，打開夾具，Z軸電機馬上將工件向前走設定好的間距，Z軸送料到位，夾具加緊。系統(tǒng)重復XY的圓弧插補動作，直到一個工件所有的圓弧槽都銑完。夾具打開，各個軸回歸加工起始位置，等待下一個工件的加工。
3 系統(tǒng)特點與應用場合
隨著市場的需求，在精度要求較高以及工件重復加工領域，非標銑床的應用將更加廣泛，此系統(tǒng)配置的3軸機構，也十分廣泛。設備使用將近1年的時間里，電氣系統(tǒng)未出現過問題，穩(wěn)定性較高，各個運動軸都有極限保護傳感器，防止機械碰撞的發(fā)生，加工時有防護外罩，有效保護人員安全和廢料的外泄。
臺達H4CL-M是專為銑床行業(yè)設計應用的數控系統(tǒng)，搭配臺達伺服和變頻器，具有較高的精度，滿足目前市場對工藝的較高要求。
4 結束
本系統(tǒng)采用臺達數控、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。可以應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、故障率低。
在使用NC過程中，在載畫面程序時間較長且不容易連接，希望這點臺達可以進一步改進。
作者簡介
劉建平 男 技術員，任職于廈門世科自動化工程有限公司，從事自控系統(tǒng)集成與應用工作。
參考文獻（略）
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號