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(diǎn)描述基于中達(dá)電通PUTNC-H4-2數(shù)控系統(tǒng)與臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng)系統(tǒng)集成自動(dòng)化平臺(tái)的數(shù)控旋壓機(jī)設(shè)計(jì)，給出功能概念設(shè)計(jì)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(tái)達(dá)數(shù)控 臺(tái)達(dá)伺服

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(diǎn)，實(shí)現(xiàn)少無切削加工的優(yōu)質(zhì)高效金屬成型過程。強(qiáng)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(diǎn)。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(shí)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(xiàng)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(gè)新領(lǐng)域。

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(qiáng)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(dòng)模芯和毛坯一起以高速旋轉(zhuǎn)。同時(shí)利用滾輪的壓力和進(jìn)給運(yùn)動(dòng),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(shí)，通過強(qiáng)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(diǎn)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(dòng)螺桿產(chǎn)生壓力即可，一些大型強(qiáng)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(tái)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

主軸：帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。小輪：XY 軸工作臺(tái)帶動(dòng)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(dòng)作見下面動(dòng)作介紹。

邏輯動(dòng)作由括號(hào)內(nèi)的M碼控制，上料和下料的動(dòng)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)料。

（9）芯棒進(jìn)/退（M79/M78）：工件加工時(shí)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(shí)需要將芯棒放入工件內(nèi)來保證內(nèi)孔尺寸。

（10）旋壓自動(dòng)化：XY 軸工作臺(tái)帶動(dòng)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。

（1）軌跡設(shè)計(jì)。第一種自動(dòng)化旋壓加工軌跡如圖3所示。第二種自動(dòng)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(diǎn)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

圖3 自動(dòng)化旋壓加工軌跡（1）

圖4 自動(dòng)化旋壓加工軌跡（2）

（2）軌跡計(jì)算.在不同工藝條件需設(shè)定不同的進(jìn)給量，需要計(jì)算每段進(jìn)給路徑中的圓弧在XY方向的長度，計(jì)算過程根據(jù)圖5計(jì)算如下。

圖5工藝軌跡計(jì)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

3.1自動(dòng)畫面

從面板按鍵上選擇自動(dòng)模式進(jìn)入自動(dòng)畫面。自動(dòng)畫面下按上下翻頁鍵可以調(diào)整G01進(jìn)給倍率。

程式暫停：按一下反白時(shí)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(shí)程式循環(huán)執(zhí)行一次加工一個(gè)工件就不再執(zhí)行，不反白時(shí)程式啟動(dòng)后連續(xù)加工工件不停止。

計(jì)數(shù)清零：持續(xù)按住1秒加工計(jì)數(shù)會(huì)清零。

夾頭：夾頭加緊/松開

油泵：油泵開啟/關(guān)閉

3.2 手動(dòng)畫面

從面板上選擇手動(dòng)模式進(jìn)入手動(dòng)畫面。

手動(dòng)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(dòng)畫面下按上下翻頁鍵可以調(diào)整G01和手動(dòng)進(jìn)給倍率。

點(diǎn)動(dòng)測試：按一下進(jìn)入輸出點(diǎn)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。