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中達電通股份有限公司伺服數控產品處 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上，重點描述基於中達電通PUTNC-H4-2數控係統與台達伺服係統係統集成自動化平台的數控旋壓機設計，給出功能概念設計和詳盡的操控界麵技術細節。
關鍵詞：金屬製品 旋壓加工 台達數控 台達伺服
1 引言
在金屬加工工程領域，旋壓是金屬製品無屑成型加工的一種新技術。旋壓加工利用金屬的延展 性，綜合了鍛壓、擠壓、拉伸、彎曲、環軋、橫heng軋zha和he滾gun壓ya等deng工gong藝yi特te點dian，實shi現xian少shao無wu切qie削xue加jia工gong的de優you質zhi高gao效xiao金jin屬shu成cheng型xing過guo程cheng。強qiang力li旋xuan壓ya是shi本ben世shi紀ji五wu十shi年nian代dai以yi後hou迅xun速su發fa展zhan起qi來lai的de。這zhe種zhong成cheng型xing技ji術shu具ju有you變bian形xing條tiao件jian好hao、製品性能好、尺寸公差小、材料利用率高、製品範圍廣、可製程整體無縫空心回轉體零件等優點。它已經在各先進工業國家的工業部門中顯示出其先進性、實用性和經濟性。旋壓技術和設備成功地應用，不僅促進了航空、火箭、導彈和人造衛星等尖端技術地發展，而且在常規兵器、化工、冶金、機械製造、電dian子zi以yi及ji輕qing工gong民min用yong等deng工gong業ye部bu門men中zhong，成cheng為wei量liang大da麵mian廣guang的de金jin屬shu加jia工gong技ji術shu裝zhuang備bei和he產chan品pin。旋xuan壓ya加jia工gong作zuo為wei一yi項xiang新xin技ji術shu與yu傳chuan統tong工gong藝yi方fang法fa並bing行xing地di發fa展zhan著zhe，並bing且qie已yi形xing成cheng近jin代dai金jin屬shu壓ya力li加jia工gong地di一yi個ge新xin領ling域yu。
2 數控旋壓機設計
旋壓成型加工的工藝設備是旋壓機。利用旋壓加工設備將厚壁金屬筒形件，包括難熔金屬、有色金屬、不鏽鋼等經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件的加工。旋壓成形是將毛坯夾緊在模芯上,由旋壓機帶動模芯和毛坯一起以高速旋轉。同時利用滾輪的壓力和進給運動,使毛坯產生局部變形,最後獲得軸對稱零件。旋壓模具簡單,且為局部變形,可用功率和噸位較小的設備加工大型零件,多duo用yong於yu批pi量liang小xiao而er形xing狀zhuang複fu雜za的de零ling件jian。旋xuan壓ya機ji原yuan理li是shi在zai工gong件jian高gao速su旋xuan轉zhuan時shi，通tong過guo強qiang大da的de外wai力li對dui工gong件jian按an一yi定ding路lu徑jing進jin行xing擠ji壓ya，通tong過guo滾gun輪lun對dui材cai料liao進jin行xing反fan複fu趕gan壓ya,使其由點到線,由(you)線(xian)到(dao)麵(mian)最(zui)終(zhong)導(dao)致(zhi)工(gong)件(jian)熱(re)變(bian)形(xing)形(xing)成(cheng)需(xu)要(yao)的(de)外(wai)形(xing)。根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)的(de)擠(ji)壓(ya)力(li)不(bu)同(tong)，小(xiao)型(xing)旋(xuan)壓(ya)機(ji)通(tong)過(guo)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)帶(dai)動(dong)螺(luo)杆(gan)產(chan)生(sheng)壓(ya)力(li)即(ji)可(ke)，一(yi)些(xie)大(da)型(xing)強(qiang)力(li)旋(xuan)壓(ya)機(ji)則(ze)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)液(ye)壓(ya)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)擠(ji)壓(ya)。
本例介紹的是鋼管旋壓機，主要是用於將管頭的直徑縮小，生產出的零件用於一些製冷行業。電氣控製係統采用中達電通PUTNC-H4-2數控係統+兩套台達伺服係統，數控旋壓機圖片參見圖1，鋼管旋壓機的成型製品參見圖2。
圖1 數控旋壓機
圖2 旋壓縮管成型製品
2.1 旋壓機結構原理
主軸：帶動工件旋轉。小輪：XY 軸工作台帶動小輪按一定路徑對工件進行擠壓。車刀：旋壓完成後利用車刀對工件端麵進行適當修整。送料機構：相關動作見下麵動作介紹。
2.2 數控係統設計
邏輯動作由括號內的M碼控製，上料和下料的動作順序可參考後附的加工程序。
（1）送料進/退（M06/M07）：將工件送到一個可以推料進夾頭的位置，加工過程中送料架不能停在這個位置。
（2）吹氣開/關（M08/M09）：對工件吹氣進行冷卻。
（3）夾頭夾緊/鬆開（M10/M11）：夾持工件以便加工。
（4）推料進/退（M12/M13）：由一個氣缸將工件送入主軸夾頭內。
（5）尾座緊/鬆（M14/M15）：芯棒進到位後為防止加工過程中芯棒被擠出來尾座須夾緊。
（6）卸料進/退（M16/M17）：將工件從夾頭中頂出來。
（7）產料1進/退（M18/M19）：產料1和產料2配合保證每次隻上一個料。
（8）產料2進/退（M20/M21）：產料1和產料2配合保證每次隻上一個料。
（9）芯棒進/退（M79/M78）：工件加工時對內孔尺寸有要求，而旋壓在外表麵進行不能保證內孔尺寸，所以加工時需要將芯棒放入工件內來保證內孔尺寸。
（10）旋壓自動化：XY 軸工作台帶動小輪按一定路徑對工件進行擠壓，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計
（1）軌跡設計。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。采用第一種進給方式優點是編程簡單，工件表麵光潔度好，但是容易導致工件變粗或拉斷，因此采用第二種進給方式。
單邊進給
雙邊進給
圖3 自動化旋壓加工軌跡（1）
單邊進給 雙邊進給
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定不同的進給量，需要計算每段進給路徑中的圓弧在XY方向的長度，計算過程根據圖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 係統操控界麵設計
3.1自動畫麵
從麵板按鍵上選擇自動模式進入自動畫麵。自動畫麵下按上下翻頁鍵可以調整G01進給倍率。
 
自動畫麵下輔助功能鍵介紹：
程式暫停：按一下反白時程式暫停執行，再按一下反白消失程式繼續執行。
循環一次：反白時程式循環執行一次加工一個工件就不再執行，不反白時程式啟動後連續加工工件不停止。
計數清零：持續按住1秒加工計數會清零。
夾頭：夾頭加緊/鬆開
油泵：油泵開啟/關閉
3.2 手動畫麵
從麵板上選擇手動模式進入手動畫麵。
手動畫麵下按上下左右按鍵可以控製XY兩軸正負方向進給。
手動畫麵下按上下翻頁鍵可以調整G01和手動進給倍率。
  
手動畫麵下輔助功能鍵介紹：
點動測試：按一下進入輸出點測試畫麵。
對刀：按一下進入對刀畫麵。
程序設置：按一下進入程式選擇畫麵。
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