關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 沖壓加工 數(shù)控沖床 伺服 沖床改造 自動(dòng)送料
一、引言——沖床在中國(guó)目前的產(chǎn)業(yè)狀況
1.1沖壓件的廣泛使用
金屬板材的大部分是經(jīng)過(guò)沖壓加工制成成品。沖壓加工在中國(guó)制造業(yè)中應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。例如，儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿和五金制品等產(chǎn)品中采用大量的沖壓件。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工而成的。
1.2沖床加工的發(fā)展
沖床加工是指為薄片加工，沖壓， 模壓，壓紋等強(qiáng)迫金屬進(jìn)入模具的活動(dòng)部分。
沖床按加工自動(dòng)化程度可分為普通沖床和數(shù)控沖床。沖床具有一次成型，維護(hù)簡(jiǎn)單操作方便等特性，作為一種歷史悠久的加工設(shè)備，在經(jīng)歷了二十多年的制造業(yè)高速發(fā)展的今天，我們依然能夠經(jīng)常看見(jiàn)這種設(shè)備的原型還在廣泛應(yīng)用，可見(jiàn)這種設(shè)備的需求由高到低都有著廣泛的需求。沖床常見(jiàn)的沖壓裝置有液壓，轉(zhuǎn)塔；制動(dòng)有氣壓剎車，電剎車片，離合檔塊；沖頭模分上下組合模具，有單工位，多工位之分；一些高端沖床上模具還可控制旋轉(zhuǎn)方向等。
普通沖床沖壓生產(chǎn)既滿足不了其高速生產(chǎn)要求，對(duì)設(shè)備和人員的數(shù)量需求大，對(duì)于小批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)成本太高，又大量發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,各種數(shù)控設(shè)備大量涌現(xiàn)。數(shù)控設(shè)備的出現(xiàn) ,不僅提高了生產(chǎn)效率 ,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度 ,而且提高了加工精度 ,也就提高了產(chǎn)品的質(zhì)量 ,無(wú)疑是給企業(yè)增加了強(qiáng)大的生命力。
1.3普通沖床改造為數(shù)控沖床的強(qiáng)大需求
由于數(shù)控設(shè)備的普及卻受到一定條件的限制 ,一是數(shù)控設(shè)備價(jià)格昂貴 ,特別是小企業(yè)想徹底更新?lián)Q代 ,資金上受到限制 ;二是企業(yè)現(xiàn)有的舊式設(shè)備一下子棄之不用 ,也是對(duì)資源的一種浪費(fèi)。
如果把現(xiàn)有的機(jī)加工設(shè)備通過(guò)一些數(shù)控技術(shù)改造 ,提高其自動(dòng)化能力 ,則即給企業(yè)節(jié)約了資金 ,又能充分利用現(xiàn)有資源 ,做到兩全其美 ! 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在沖床設(shè)備領(lǐng)域,使普通沖床得以升級(jí),通過(guò)數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)控制完成沖壓的功能。
1.4常見(jiàn)的沖床數(shù)控控制技術(shù)比較：
目前比較常見(jiàn)的沖床運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩種架構(gòu)，一種是電腦+運(yùn)動(dòng)控制卡，這種方案可以讓沖床編程便捷，在電腦里面完成編程運(yùn)動(dòng)一體化的操作，但是由于龐大的主機(jī)，顯示器和鍵盤，需要有一個(gè)專門的電柜來(lái)安裝；另外PC主板的抗干擾性能差，windows系統(tǒng)的脆弱性，也讓系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性大打折扣。第二種就是國(guó)外主推的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器，由于一體化的控制器設(shè)備在結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上對(duì)干擾的過(guò)濾能有有效保證， 所以幾乎是清一色進(jìn)口設(shè)備的不二選擇，但由于嵌入式上性能的不足，所以在復(fù)雜的沖床編程操作上顯得不那么便捷。但這個(gè)缺點(diǎn)在數(shù)控飛躍發(fā)展的今天已經(jīng)不復(fù)存在了，特別是國(guó)產(chǎn)一些民族品牌廠家，在有效分析了國(guó)人操作風(fēng)格的基礎(chǔ)上，提供了一些很不錯(cuò)的解決方案；今天帶給大家的是深圳眾為興開發(fā)的CNC4220MC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，就是一套典型方案。
二、沖床改造數(shù)控系統(tǒng)方案
2.1改造方案概述
本數(shù)控沖床改造是集中了眾為興CNC4220MC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及JaBao伺服產(chǎn)品于一體的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，使整個(gè)機(jī)床能實(shí)現(xiàn)整張鈑料上機(jī)，自動(dòng)排料，自動(dòng)進(jìn)給，自動(dòng)沖壓等功能，能最大限度地利用原材料，提高生產(chǎn)效率，并能加工各種復(fù)雜圖形孔，同時(shí)還具有人工離機(jī)操作，確保安全，改善勞動(dòng)條件等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于機(jī)械、電器、儀表、制罐、篩網(wǎng)、瓶蓋、電控柜、五金等行業(yè)的沖壓加工。
改造數(shù)控沖床由通常由機(jī)床本體（沖壓部）、料裝置（物料夾鉗）、送料裝置(XY軸送料機(jī)構(gòu))、自動(dòng)化數(shù)控硬件和運(yùn)動(dòng)控制軟件五大部分組成。
2.2改造系統(tǒng)配置（如需配圖還可配硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）
CNC4220MC數(shù)控系統(tǒng)一套：整個(gè)沖床送料系統(tǒng)控制中心，完成對(duì)送料伺服軸的聯(lián)動(dòng)定位動(dòng)作控制；回零，手動(dòng)及自動(dòng)等操作；畫面顯示及參數(shù)設(shè)定；沖孔，上定位等輸入輸出信號(hào)的邏輯控制。CNC4220MC是開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，和伺服采用位置控制模式，也就是脈沖控制。能夠和國(guó)內(nèi)外的眾多伺服產(chǎn)品進(jìn)行配套。
控制電柜一個(gè)：用來(lái)安裝常規(guī)電路，伺服驅(qū)動(dòng)器和控制系統(tǒng)。
伺服驅(qū)動(dòng)+電機(jī)2套：兩軸帶動(dòng)鈑材快速準(zhǔn)確聯(lián)動(dòng)定位，對(duì)伺服電機(jī)的快速響應(yīng)性及整定時(shí)間有較高要求，國(guó)產(chǎn)伺服可采用我公司JaBao系列伺服1200W產(chǎn)品，性能完全滿足客戶要求；進(jìn)口可以選用750W產(chǎn)品。
減速箱2套：減速機(jī)的選配能夠延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，可根據(jù)需要選配。伺服電機(jī)部分建議增加減速箱，減速箱可能會(huì)讓沖床速度有所下降，但是在筆者改造幾十套系統(tǒng)積累的經(jīng)驗(yàn)顯示，減速箱能夠延長(zhǎng)伺服使用壽命，主要是能夠?qū)_床沖壓瞬間的電機(jī)串動(dòng)吸收掉。
2.3眾為興沖床數(shù)控系統(tǒng)性能與功能實(shí)現(xiàn)
CNC4220MC沖床系統(tǒng)是在銑床系統(tǒng)基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的，完全依據(jù)目前國(guó)內(nèi)沖床市場(chǎng)控制來(lái)定位，是眾為興十年數(shù)控品牌打造出的一款嵌入式控制系統(tǒng)，產(chǎn)品外形緊湊小巧，功能完備，和傳統(tǒng)的沖床送料系統(tǒng)比較，省卻了龐大的電腦主機(jī)，可以嵌入到主電柜面板上，非常美觀。抗干擾方面由于是嵌入式工業(yè)主板，所以在業(yè)界一直有著不俗的口碑。
CNC4220MC為沖床定制了若干的特性，讓沖壓變得更加簡(jiǎn)單高效。主要有：
高效沖孔：
系統(tǒng)能夠智能的判斷孔距和進(jìn)給速度，利用對(duì)飛輪的“十二刻鐘”定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，來(lái)自動(dòng)控制離合開關(guān)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)沖壓，充分發(fā)揮沖床的沖孔效率。
G代碼編程：
編程方式是CNC4220MC和其他沖床系統(tǒng)比較最為優(yōu)勢(shì)的地方，CNC4220MC沖床系統(tǒng)是遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的G代碼加工控制器，并擴(kuò)展了十多條沖壓專用G代碼用來(lái)輔助編寫沖孔軌跡，大大提供編程效率。CNC4220MC還支持B類宏功能，利用宏的邏輯設(shè)計(jì)功能，可以自由編寫規(guī)律軌跡。
CAD圖紙加工：
這是CNC4220MC的又一力創(chuàng)功能，CAD作為國(guó)內(nèi)非常普及的設(shè)計(jì)輔助軟件，相信大家都非常熟悉，CNC4220MC能夠識(shí)別CAD創(chuàng)建的DXF文檔，讀入原始軌跡，并通過(guò)一個(gè)內(nèi)置的腳本語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為G代碼進(jìn)行加工。讓編程更加可視化。
圖例加工：
作為一款經(jīng)濟(jì)低端的單色屏產(chǎn)品，依然提供了直觀的圖例界面供一些喜歡圖形化操作的用戶使用；這是一種傻瓜化操作界面，用戶在圖形提示下，輸入?yún)?shù)，就可以完成和圖例一樣的沖孔效果。CNC4220MC內(nèi)置了幾十種圖例程序，但出于經(jīng)濟(jì)型的考慮，出廠只配備十幾種，用戶可以進(jìn)行選配，也可以根據(jù)不同的產(chǎn)業(yè)需求進(jìn)行定制。
MaterCAM，UG等CAM的支持：
CAM有專門的沖床版，不過(guò)一般價(jià)格都不菲，咱國(guó)內(nèi)的用戶可不建議吃這虧，但標(biāo)準(zhǔn)的銑床版的鉆孔等指令我們也可以挪為己用的，CNC4220MC提供了“G代碼宏替換”功能，可以將生成的G代碼指令換為沖孔指令，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫結(jié)合。
安全性檢查：
CNC4220MC繼承了銑床操作系統(tǒng)的安全性能檢查，并增加了沖床特殊的安全檢測(cè)，有夾料報(bào)警，安全門報(bào)警，氣壓報(bào)警，定時(shí)油泵輸出，潤(rùn)滑油路報(bào)警等等。
2.4數(shù)控系統(tǒng)主要加工畫面