技術(shù)頻道

      臺達(dá)產(chǎn)品在數(shù)控旋壓機(jī)上的應(yīng)用

      中達(dá)電通股份有限公司伺服數(shù)控產(chǎn)品處 梁成民
      Liang Chengmin
      摘 要:本文在簡述金屬少無切削旋壓成形工藝原理的基礎(chǔ)上,重點描述基于中達(dá)電通PUTNC-H4-2數(shù)控系統(tǒng)與臺達(dá)伺服系統(tǒng)系統(tǒng)集成自動化平臺的數(shù)控旋壓機(jī)設(shè)計,給出功能概念設(shè)計和詳盡的操控界面技術(shù)細(xì)節(jié)。
      關(guān)鍵詞:金屬制品 旋壓加工 臺達(dá)數(shù)控 臺達(dá)伺服
      1 引言
      在金屬加工工程領(lǐng)域,旋壓是金屬制品無屑成型加工的一種新技術(shù)。旋壓加工利用金屬的延展 性,綜合了鍛壓、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾壓等工藝特點,實現(xiàn)少無切削加工的優(yōu)質(zhì)高效金屬成型過程。強力旋壓是本世紀(jì)五十年代以后迅速發(fā)展起來的。這種成型技術(shù)具有變形條件好、制品性能好、尺寸公差小、材料利用率高、制品范圍廣、可制程整體無縫空心回轉(zhuǎn)體零件等優(yōu)點。它已經(jīng)在各先進(jìn)工業(yè)國家的工業(yè)部門中顯示出其先進(jìn)性、實用性和經(jīng)濟(jì)性。旋壓技術(shù)和設(shè)備成功地應(yīng)用,不僅促進(jìn)了航空、火箭、導(dǎo)彈和人造衛(wèi)星等尖端技術(shù)地發(fā)展,而且在常規(guī)兵器、化工、冶金、機(jī)械制造、電子以及輕工民用等工業(yè)部門中,成為量大面廣的金屬加工技術(shù)裝備和產(chǎn)品。旋壓加工作為一項新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝方法并行地發(fā)展著,并且已形成近代金屬壓力加工地一個新領(lǐng)域。
      2 數(shù)控旋壓機(jī)設(shè)計
      旋壓成型加工的工藝設(shè)備是旋壓機(jī)。利用旋壓加工設(shè)備將厚壁金屬筒形件,包括難熔金屬、有色金屬、不銹鋼等經(jīng)強力旋壓成各種尺寸的薄壁管材或異形旋壓加工成異形空心回轉(zhuǎn)件的加工。旋壓成形是將毛坯夾緊在模芯上,由旋壓機(jī)帶動模芯和毛坯一起以高速旋轉(zhuǎn)。同時利用滾輪的壓力和進(jìn)給運動,使毛坯產(chǎn)生局部變形,最后獲得軸對稱零件。旋壓模具簡單,且為局部變形,可用功率和噸位較小的設(shè)備加工大型零件,多用于批量小而形狀復(fù)雜的零件。旋壓機(jī)原理是在工件高速旋轉(zhuǎn)時,通過強大的外力對工件按一定路徑進(jìn)行擠壓,通過滾輪對材料進(jìn)行反復(fù)趕壓,使其由點到線,由線到面最終導(dǎo)致工件熱變形形成需要的外形。根據(jù)需要的擠壓力不同,小型旋壓機(jī)通過伺服電機(jī)帶動螺桿產(chǎn)生壓力即可,一些大型強力旋壓機(jī)則需要通過液壓的方式來擠壓。
      本例介紹的是鋼管旋壓機(jī),主要是用于將管頭的直徑縮小,生產(chǎn)出的零件用于一些制冷行業(yè)。電氣控制系統(tǒng)采用中達(dá)電通PUTNC-H4-2數(shù)控系統(tǒng)+兩套臺達(dá)伺服系統(tǒng),數(shù)控旋壓機(jī)圖片參見圖1,鋼管旋壓機(jī)的成型制品參見圖2。

      圖1 數(shù)控旋壓機(jī)

      圖2 旋壓縮管成型制品
      2.1 旋壓機(jī)結(jié)構(gòu)原理
      主軸:帶動工件旋轉(zhuǎn)。小輪:XY 軸工作臺帶動小輪按一定路徑對工件進(jìn)行擠壓。車刀:旋壓完成后利用車刀對工件端面進(jìn)行適當(dāng)修整。送料機(jī)構(gòu):相關(guān)動作見下面動作介紹。
      2.2 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計
      邏輯動作由括號內(nèi)的M碼控制,上料和下料的動作順序可參考后附的加工程序。
      (1)送料進(jìn)/退(M06/M07):將工件送到一個可以推料進(jìn)夾頭的位置,加工過程中送料架不能停在這個位置。
      (2)吹氣開/關(guān)(M08/M09):對工件吹氣進(jìn)行冷卻。
      (3)夾頭夾緊/松開(M10/M11):夾持工件以便加工。
      (4)推料進(jìn)/退(M12/M13):由一個氣缸將工件送入主軸夾頭內(nèi)。
      (5)尾座緊/松(M14/M15):芯棒進(jìn)到位后為防止加工過程中芯棒被擠出來尾座須夾緊。
      (6)卸料進(jìn)/退(M16/M17):將工件從夾頭中頂出來。
      (7)產(chǎn)料1進(jìn)/退(M18/M19):產(chǎn)料1和產(chǎn)料2配合保證每次只上一個料。
      (8)產(chǎn)料2進(jìn)/退(M20/M21):產(chǎn)料1和產(chǎn)料2配合保證每次只上一個料。
      (9)芯棒進(jìn)/退(M79/M78):工件加工時對內(nèi)孔尺寸有要求,而旋壓在外表面進(jìn)行不能保證內(nèi)孔尺寸,所以加工時需要將芯棒放入工件內(nèi)來保證內(nèi)孔尺寸。
      (10)旋壓自動化:XY 軸工作臺帶動小輪按一定路徑對工件進(jìn)行擠壓,不同的工件外形旋壓路徑不同。
      2.3 自動化旋壓工藝軌跡設(shè)計
      (1)軌跡設(shè)計。第一種自動化旋壓加工軌跡如圖3所示。第二種自動化旋壓加工軌跡如圖4所示。采用第一種進(jìn)給方式優(yōu)點是編程簡單,工件表面光潔度好,但是容易導(dǎo)致工件變粗或拉斷,因此采用第二種進(jìn)給方式。

      單邊進(jìn)給

      雙邊進(jìn)給
      圖3 自動化旋壓加工軌跡(1)

      單邊進(jìn)給 雙邊進(jìn)給
      圖4 自動化旋壓加工軌跡(2)
      (2)軌跡計算.在不同工藝條件需設(shè)定不同的進(jìn)給量,需要計算每段進(jìn)給路徑中的圓弧在XY方向的長度,計算過程根據(jù)圖5計算如下。

      圖5工藝軌跡計算參考圖
      每段圓弧在Y方向長度ΔY1、ΔY2...ΔYn=K
      第一段圓弧在X方向長度ΔX1=sqrt(R2-(R-K)2)
      第二段圓弧在X方向長度ΔX2=sqrt(R2-(R-2K)2)- ΔX1
      ...
      第n段圓弧在X方向長度ΔXn=sqrt(R2-(R-n*K)2)-ΔXn-1
      3 系統(tǒng)操控界面設(shè)計
      3.1自動畫面
      從面板按鍵上選擇自動模式進(jìn)入自動畫面。自動畫面下按上下翻頁鍵可以調(diào)整G01進(jìn)給倍率。

      自動畫面下輔助功能鍵介紹:

      程式暫停:按一下反白時程式暫停執(zhí)行,再按一下反白消失程式繼續(xù)執(zhí)行。
      循環(huán)一次:反白時程式循環(huán)執(zhí)行一次加工一個工件就不再執(zhí)行,不反白時程式啟動后連續(xù)加工工件不停止。
      計數(shù)清零:持續(xù)按住1秒加工計數(shù)會清零。
      夾頭:夾頭加緊/松開
      油泵:油泵開啟/關(guān)閉
      3.2 手動畫面
      從面板上選擇手動模式進(jìn)入手動畫面。
      手動畫面下按上下左右按鍵可以控制XY兩軸正負(fù)方向進(jìn)給。
      手動畫面下按上下翻頁鍵可以調(diào)整G01和手動進(jìn)給倍率。

      手動畫面下輔助功能鍵介紹:

      點動測試:按一下進(jìn)入輸出點測試畫面。
      對刀:按一下進(jìn)入對刀畫面。
      程序設(shè)置:按一下進(jìn)入程式選擇畫面。

      文章版權(quán)歸西部工控xbgk所有,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。

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