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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量的作用。以實現對工件的除銹、除漆、除表面雜質，表面強化及各種裝飾性處理。

    噴砂機廣泛應用于船舶、飛機、冶金、礦山、鐵路、橋梁、化工、車輛及重型機械工業制造中各種金屬構件及焊接表面。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、便于集中控制的優點，同時具備了結構簡單、操作容易的特點。其缺點是揚塵大，需配置一套空氣壓縮設備，投資高，動力消耗大。

    目前國內廣泛采用開放式的噴砂作業, 在噴砂作業的同時, 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境, 既浪費大量砂料又會造成環境污染, 粉塵大大超標，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式噴砂設備既克服了開放式噴砂工藝揚塵的缺點, 又使砂料可循環使用降低了作業成本。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備，噴砂參數可以通過觸摸屏進行設定，實現了全自動噴砂，整個系統具有生產效率高，節約能源，降低成本以及表面處理均質性好等特點。

    2 噴砂機原理和結構

    噴砂機是磨料射流的中應用最廣泛的產品，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組成，即結構系統、介質動力系統、管路系統、除塵系統、控制系統和輔助系統。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形成的負壓，將磨料通過輸砂管吸入噴槍并經噴嘴射出，噴射到被加工表面，達到預期的加工目的。

    壓入式干噴砂機一般由四個系統組成，即壓力罐、介質動力系統、管路系統、控制系統。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建立的工作壓力，將磨料通過出砂閥壓入輸砂管并經噴嘴射出，噴射到被加工表面達到預期的加工目的。

    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境。一個完整的液體噴砂機一般由五個系統組成，即結構系統、介質動力系統、管路系統、控制系統和輔助系統。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。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，壓縮空氣對進入噴槍的磨液加速，并經噴嘴射出，噴射到被加工表面達到預期的加工目的。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 系統介紹

    噴砂機通過電氣控制系統實現全自動噴砂，可以自動調節噴砂角度、噴砂時間、噴砂距離、反吹時間、噴槍的運動、工作臺的轉速等。電氣控制系統主要有X軸橫移組件、Y軸縱移組件、工作臺轉動組件、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根據觸摸屏事先設定的參數統一協調控制，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、導軌、滑塊、限位開關 、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，使滑塊在導軌上左右移動，編碼器采集絲杠轉的圈數，形成一個X軸運動的閉環控制系統，兩個限位開關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、導軌、滑塊、限位開關、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，使滑塊在導軌上上下移動，編碼器采集絲杠轉的圈數，形成一個Y軸運動的閉環控制系統，兩個限位開關安裝在滑塊上下運動的極限位置，確保滑塊運動的安全性，不會出現飛車的事故。

    工作臺轉動組件由一個伺服電機、工作臺、減速器組成。伺服電機設置為速度控制模式，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速轉動，通過觸摸屏可以改變其轉速，由于工作臺轉動慣量比較大，伺服電機設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。調節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定。

    除塵組件由除塵機組、反吹電磁閥、濾芯等組成。設備配置的濾芯式除塵單元集二級除塵于一體,配合調節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% ,凈化后的空氣實現了近于零排放的狀態,比傳統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。
控制系統結構圖見圖2。

        

                                圖2  噴砂機控制系統結構圖

    4 結論

    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調運轉，能夠高效、節能的全自動完成噴砂工藝過程，比較突出的顯現和利時產品在系統整合上的優勢。

    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、豐富的內部數據資源、強大通訊功能，使得控制與驅動緊密結合，使系統控制的更好。