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中達電通股份有限公司 馮爭選
摘 要：zaijieshaochongchuangjiagongyingyongdejichushanglunshulechongchuangzidonghuawentihequzhoushizidonghuachongchuanggongzuoyuanli。zuihouzhongdiantaoluntaidashukongchongchuangshejijishu，baokuozhongyaodetaidasifucanshusheji。
關鍵詞：衝壓加工數控衝床 伺服 PLC
1 引言
金屬材料領域的60～70%是(shi)板(ban)材(cai)，金(jin)屬(shu)板(ban)材(cai)的(de)大(da)部(bu)分(fen)是(shi)經(jing)過(guo)衝(chong)壓(ya)加(jia)工(gong)製(zhi)成(cheng)成(cheng)品(pin)。衝(chong)壓(ya)加(jia)工(gong)在(zai)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)應(ying)用(yong)範(fan)圍(wei)相(xiang)當(dang)廣(guang)泛(fan)。例(li)如(ru)，在(zai)宇(yu)航(hang)，航(hang)空(kong)，軍(jun)工(gong)，機(ji)械(xie)，農(nong)機(ji)，電(dian)子(zi)，信(xin)息(xi)，鐵(tie)道(dao)，郵(you)電(dian)，交(jiao)通(tong)，化(hua)工(gong)，醫(yi)療(liao)器(qi)具(ju)，日(ri)用(yong)電(dian)器(qi)及(ji)輕(qing)工(gong)等(deng)部(bu)門(men)裏(li)都(dou)有(you)衝(chong)壓(ya)加(jia)工(gong)。汽(qi)車(che)的(de)車(che)身(shen)、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生sheng活huo器qi皿min和he五wu金jin製zhi品pin等deng產chan品pin中zhong大da量liang衝chong壓ya件jian。衝chong壓ya按an工gong藝yi分fen類lei，可ke分fen為wei分fen離li工gong序xu和he成cheng形xing工gong序xu兩liang大da類lei。衝chong壓ya分fen離li工gong序xu也ye稱cheng衝chong裁cai，其qi目mu的de是shi使shi衝chong壓ya件jian沿yan一yi定ding輪lun廓kuo線xian從cong板ban料liao上shang分fen離li，同tong時shi保bao證zheng分fen離li斷duan麵mian的de質zhi量liang要yao求qiu。
衝chong壓ya分fen離li工gong序xu使shi用yong衝chong床chuang加jia工gong實shi現xian。衝chong裁cai加jia工gong在zai室shi溫wen下xia利li用yong安an裝zhuang在zai壓ya力li機ji上shang的de模mo具ju對dui材cai料liao施shi加jia壓ya力li，使shi其qi產chan生sheng分fen離li變bian形xing從cong而er獲huo得de所suo需xu零ling件jian的de壓ya力li加jia工gong方fang法fa。衝chong壓ya設she備bei除chu了le厚hou板ban用yong水shui壓ya機ji成cheng形xing外wai，一yi般ban都dou采cai用yong機ji械xie壓ya力li機ji。衝chong壓ya件jian具ju有you薄bo、勻、輕、強的特點。由於采用精密模具，工件精度可達微米級，且重複精度高、規格一致，可以衝壓出孔窩、凸台等。冷衝壓件一般不再經切削加工，或僅需要少量的切削加工。
2 衝床自動化問題
衝壓雖然是高效的生產方法，但是手工單模具衝床衝壓生產加工量大，在每分鍾生產數十、數百件衝壓件的情況下，需要在短暫時間內完成送料、衝壓、出件、排廢料等工序，手工單模具衝床衝壓生產既滿足不了其高速生產要求，又大量發生人身、設備和質量事故。衝壓中的安全高效生產是一個非常大的現實矛盾問題。
采用複合模，尤其是多工位級進模的數控衝床，可在一台壓力機上完成多道衝壓工序，實現由帶料開卷、矯平、衝裁到成形、精jing整zheng的de全quan自zi動dong生sheng產chan。生sheng產chan效xiao率lv高gao，勞lao動dong條tiao件jian好hao，生sheng產chan成cheng本ben低di，一yi般ban每mei分fen鍾zhong可ke生sheng產chan數shu百bai件jian。以yi現xian代dai高gao速su多duo工gong位wei機ji械xie壓ya力li機ji為wei中zhong心xin，配pei置zhi開kai卷juan、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，並利用計算機程序控製，可組成高生產率的自動衝壓生產線。數控技術應用在衝床設備領域,使普通衝床得以升級,通過數控技術的自動控製完成衝壓的功能。
基於PLC技術的高速全自動數控衝床自動完成對整體板料的上料、送料、排料及排網狀廢料的集成加工過程。 全自動數控衝床由通常由機床本體、上料裝置、送料裝置、排網狀廢料裝置、自動化電控硬件和控製軟件五大部分組成。
3 曲軸數控衝床
曲qu軸zhou式shi衝chong床chuang是shi最zui常chang見jian的de衝chong床chuang結jie構gou。曲qu軸zhou式shi衝chong床chuang工gong作zuo原yuan理li是shi控kong製zhi離li合he器qi的de吸xi合he動dong作zuo來lai控kong製zhi滑hua塊kuai也ye即ji上shang模mo的de單dan次ci或huo連lian續xu往wang複fu運yun動dong，實shi現xian對dui板ban料liao的de衝chong壓ya加jia工gong，控kong製zhi製zhi動dong器qi實shi現xian壓ya力li機ji工gong作zuo機ji構gou的de停ting止zhi。送song料liao動dong作zuo一yi般ban是shi由you手shou工gong或huo間jian隙xi式shi機ji械xie機ji構gou完wan成cheng。數shu控kong衝chong床chuang的de曲qu軸zhou式shi壓ya力li機ji的de衝chong壓ya原yuan理li不bu變bian。不bu同tong的de是shi利li用yongPLC控製滑塊的往複，即上衝模往複動作的起停和被加工板料的規則X、Y向進給送料運動，並能使這兩個動作協調，即實現衝壓與送料動作的同步控製。 全(quan)自(zi)動(dong)衝(chong)壓(ya)加(jia)工(gong)中(zhong)，兩(liang)坐(zuo)標(biao)工(gong)作(zuo)台(tai)是(shi)關(guan)鍵(jian)的(de)機(ji)械(xie)部(bu)件(jian)之(zhi)一(yi)，工(gong)作(zuo)台(tai)的(de)慣(guan)性(xing)限(xian)製(zhi)著(zhe)工(gong)作(zuo)台(tai)的(de)送(song)料(liao)速(su)度(du)和(he)加(jia)速(su)度(du)。為(wei)提(ti)高(gao)工(gong)作(zuo)台(tai)的(de)送(song)料(liao)速(su)度(du)，在(zai)設(she)計(ji)時(shi)可(ke)能(neng)減(jian)小(xiao)工(gong)作(zuo)台(tai)的(de)慣(guan)性(xing)。在(zai)衝(chong)壓(ya)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，X軸送料比Y軸頻繁，即X軸送料次數為板料一排所衝工件個數時，Y軸才送料一次。因此設計工作台時，采用X軸在上，Y軸在下，這樣工作台沿X方向送料時，X方向電機隻通過絲杠帶動較輕的夾鉗拖板沿上導軌作X向運動。Y方向送料時，Y方向電機通過絲杠帶動較重由上導軌、上電機、上絲杠和夾嵌拖板組成的機構沿下導軌作Y向運動。故能提供快捷及安全的送料過程。
數控係統軟件結構 為了維修和使用方便，國際上數控係統在輸入代碼、坐標係統、加工指令、輔助功能及程序格式等方麵逐漸形成了兩種國際通用標準，ISO國際標準化標準及EIA美國電子工業協會標準。根據衝壓加工特點，參考國際上常用的ISO標準。因為衝壓加工中工作台送料為大量的重複動作，為了減少用戶編程量，用戶指令中設置了內循環、外循環、跳tiao轉zhuan指zhi令ling，使shi用yong戶hu編bian程cheng量liang大da大da減jian少shao。係xi統tong軟ruan件jian采cai用yong模mo塊kuai化hua結jie構gou，共gong有you五wu個ge模mo塊kuai化hua結jie構gou，係xi統tong開kai機ji或huo複fu位wei後hou處chu於yu監jian控kong狀zhuang態tai。這zhe時shi五wu個ge功gong能neng模mo塊kuai可ke供gong選xuan擇ze。
4台達數控衝床解決方案
基於台達機電自動化自動化平台配置包括：台達觸摸屏HMI；台達EH係列PLC；台達ASDA-AB係列交流伺服係統；台達B係列變頻器。
衝床的衝頭屬於機械凸輪結構，電機啟動後以固定的時間周期性上下運動，在該過程中伺服的運動有兩種工藝自動化過程狀況：小步距-在該過程中伺服運動在每次衝孔是必須走到相應的衝孔位置；大步距-由於步距太大衝頭在正常衝壓時，進給軸不能走到衝壓位置，必須等到進給到位後方可衝壓。
控製方式采用台達伺服寄存器控製定位模式Pr模式。通過觸摸屏設置相應的距離後經
過guo運yun算suan，轉zhuan化hua成cheng相xiang應ying的de轉zhuan數shu和he剩sheng餘yu的de脈mai衝chong數shu，同tong時shi通tong過guo通tong訊xun寫xie入ru對dui應ying的de伺si服fu寄ji存cun器qi中zhong，並bing通tong過guo伺si服fu外wai部bu啟qi動dong命ming令ling進jin行xing啟qi動dong。具ju體ti控kong製zhi過guo程cheng：
4.1 人機對話界麵設計
（1）觸摸屏畫麵設計：在觸摸屏畫麵裏，此次采取標準CNC的理念，有三種控製方
式，分別為手動方式、自動方式、參考點方式。手動方式如圖1所示，在手動方式時可以任意運轉進給軸，有利於移動滑台，或找取裝夾點。自動方式如圖2所示，在自動方式時允許啟動加工。參考點方式如圖3所示，開機後通過執行回參考點建立機械坐標係，確定機床零點。
圖1 手動方式畫麵
圖2自動方式畫麵
圖3參考點畫麵
（2）坐標顯示：在觸摸屏裏可采用讀取伺服狀態寄存器顯示機床坐標，其宏程序忽略。
工藝畫麵如圖4所示：在工藝畫麵可以設置起點坐標、步距、衝壓孔數，最大步距加工速度等，對於所設步距大於最大步距時，PLC會判斷，等待進給到位信號到來後衝頭方可衝下。
圖4工藝畫麵
（3）時鍾宏：在工藝畫麵裏，通過相應的數值設定，自動轉換為相應的伺服轉數及脈衝數，並寫入伺服驅動器。
4.2 PLC程序設計
動作執行及邏輯判斷PLC程序部分梯形圖程序如下：
4.3 交流伺服係統參數設定
（1）電機反饋參數： 0-04 = 0（回授脈衝數）；0-05 = 1（回授圈數）。
（2）定位模式Pr參數： 1－01＝1（Pr控製模式）。
（3）電子齒輪比分子：1-44 = 5 ；電子齒輪比分母1-45 = 2 。
（4）第一段參考點速度1-48 = 20；第二段參考點速度1-49 = 30。
（5）伺服使能信號：2-10 = 1（伺服直接使能）
（6）其它伺服參數：
2-11 = 108 （pr模式出發啟動信號）
2-12 = 122（反向限位）
2-13 = 137/111（jog+及pr模式寄存器選擇-通訊控製）
2-14 = 138/112（jog-及pr模式寄存器選擇-通訊控製）
2-15 = 106（反向方向信號）
2-16 = 127（參考點觸發信號）
2-17 = 124（參考點完成信號）
2-18 = 105（伺服位置到達）
2-19 = 109 （原點複歸完成）
2-20 = 107（伺服報警）
備注：2-10~2-22可參考第七章輸入輸出端子定義表
3-00 = 2/3（站號設定）
3-01 = 1（通訊傳輸率）
3-02 = 0（通訊協議）
3-05 = 2（通訊方式-485通訊）
4 結束語
通tong過guo案an例li設she計ji討tao論lun，基ji於yu台tai達da機ji電dian自zi動dong化hua平ping台tai的de數shu控kong衝chong床chuang解jie決jue方fang案an在zai應ying用yong中zhong展zhan示shi出chu單dan品pin牌pai機ji電dian一yi體ti化hua係xi統tong集ji成cheng的de巨ju大da技ji術shu優you勢shi。應ying用yong台tai達da單dan品pin牌pai機ji電dian技ji術shu平ping台tai提ti高gao數shu控kong機ji床chuang的de基ji礎chu裝zhuang備bei能neng力li達da到dao性xing能neng服fu務wu成cheng本ben最zui優you目mu標biao的de綜zong合he。
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