數(shù)控技術(shù)在塑料門窗加工設(shè)備中的應(yīng)用研究

高振華 龐仁斌

摘 要：門窗機械行業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，數(shù)控技術(shù)越來越多得應(yīng)用于門窗機械加工設(shè)備中。本文對數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代門窗機械加工設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了探討和探究，以塑料門窗型材鋸切加工設(shè)備圍繞數(shù)控技術(shù)和CAD/CAM集成，系統(tǒng)實現(xiàn)了塑料門窗鋸切加工的自動化，生產(chǎn)過程更加智能化，從而推動塑窗行業(yè)的良好發(fā)展，大大提高加工效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);塑料門窗;數(shù)控鋸切加工

1 引言

數(shù)控技術(shù)，顧名思義就是在塑窗機械加工過程中利用數(shù)字化信號進(jìn)行有效控制。鋸切加工中心作為鋸切、焊接、清角、碼垛自動化生產(chǎn)線的重要組成部分，使用數(shù)控技術(shù)可以明顯提高生產(chǎn)效率。筆者在塑料門窗加工設(shè)備研發(fā)方面有多年的經(jīng)驗，對數(shù)控技術(shù)在鋸切設(shè)備中的應(yīng)用做出分析探究。

2 數(shù)控鋸切加工中心主要構(gòu)成

數(shù)控鋸切加工中心（詳見圖1所示），主要包括進(jìn)料工作臺（送料架、送料機頭）、切割裝置、出料工作臺（出料架、待料架）和電氣元件箱組成，切割裝置內(nèi)設(shè)有切割機頭，送料架上均勻安裝導(dǎo)正機構(gòu)，送料架的一側(cè)設(shè)有自動上料架，自動上料架的一端安裝定位機構(gòu)，送料架的末端連接切割裝置內(nèi)的進(jìn)料工作臺，出料工作臺連接切割裝置出口處的出料架，出料架的一側(cè)設(shè)有待料架。加工前，在工控操作臺輸入型材形狀、相關(guān)參數(shù)和加工量，所需物料總加工數(shù)量，輸入后將型材放在自動上料架上并通過定位靠板對齊，按下自動運行按鈕，自動上料架會自動運行上料，自動上料架把型材放在送料架上后，導(dǎo)正輪（固定導(dǎo)正輪和移動導(dǎo)正）自動壓緊型材，送料機頭根據(jù)工控機設(shè)定的切割方式自動送料所需的切割長度，而后根據(jù)需要選擇不同角度鋸片，選定好鋸片后，鋸片自動到位沿機床Y軸方向（與型材垂直方向）切割型材;切割裝置把型材切割成所需物料后，抽料氣抓夾緊物料把型材抽送到出料架，然后通過出料架上的推料機構(gòu)把型材推送至待料架，等待自動碼垛機把物料運走。

數(shù)控鋸切加工中心示意圖見圖1，該設(shè)備不僅可單獨使用，而且可以連同焊接、清角、碼垛等其他設(shè)備組成自動生產(chǎn)流水線，同樣具備高精度、高效率等優(yōu)勢。

3 數(shù)控鋸切加工中心的數(shù)控技術(shù)

3.1 數(shù)控系統(tǒng)的選用原則

鋸切加工中心需要選用合適的數(shù)控系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)控效果。數(shù)控系統(tǒng)的選用基于以下原則：

①選擇可用于鋸切加工中心的 CAD/CAM 系統(tǒng);②先進(jìn)且性價比高;③有良好的技術(shù)和售后支持。 通過分析對比，選用門窗行業(yè)定制加工系統(tǒng)。門窗行業(yè)定制加工系統(tǒng)可解決塑窗型材的鋸銑加工中心的控制要求^[1]。

3.2 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計方案

系統(tǒng)基于PMC，與 PLC非常相似，又因為專用于機床，所以也被叫做可編程序機床控制器，具備三維數(shù)字化設(shè)計、NC編程與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理以及CAE工程分析計算等眾多實用功能，其優(yōu)點在于：時間響應(yīng)快，控制精度高，可靠性好等。另外，由于PMC 還具備在線修改的功能，因此具備較大的靈活性^[2]。

3.3 CAD/CAM 總體設(shè)計

3.3.1CAD/CAM 系統(tǒng)組成

CAD 可以實現(xiàn)型材庫的建立、管理、塑料門窗形狀設(shè)計以等多種功能，并可以實現(xiàn)不同模塊之間傳遞信息，實現(xiàn) CAM系統(tǒng)自動從數(shù)據(jù)庫中可直接提取相關(guān)工藝參數(shù)，或者不同數(shù)控系統(tǒng)后置處理操作。CAM模塊可以根據(jù)塑料門窗鋸切工藝的特征，進(jìn)行相應(yīng)的工藝設(shè)計，生成刀具位置、行程等數(shù)據(jù)文件，生成用戶 CNC控制器可以解讀的NC碼。

3.3.2 軟件開發(fā)平臺及工具的選用

選用.NET 平臺作為系統(tǒng)開發(fā)平臺。.NET是一款微軟平臺產(chǎn)品，其目的就是將互聯(lián)網(wǎng)作為新一代操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對互連網(wǎng)的設(shè)計思想進(jìn)行擴(kuò)展，讓用戶在任何地方、任何時間，利用任何設(shè)備都能訪問所需要的信息、文件和程序。

3.4 塑料門窗型材鋸切加工特點

塑料門窗大多為方形結(jié)構(gòu)，選用PVC材質(zhì)型材。多為全焊接方案，也就是下料切割后，先對各桿件接點處進(jìn)行斜口和V 形口切割，并將排水孔、鎖孔、配件槽等切出來，然后焊接成扇，最后安裝配件。塑料門窗型材鋸切加工中心為實現(xiàn)這些特征的加工，必須準(zhǔn)確地獲得對送料平臺、切割裝置和出料平臺等控制的工藝信息，還包括壓板、擋板等控制的輔助工藝信息^[3]。

4 數(shù)控技術(shù)在塑料門窗加工設(shè)備中的發(fā)展方向

4.1 智能化

采用智能化的控制技術(shù)，并應(yīng)用到生產(chǎn)線中，不僅可以增加操作的安全系數(shù)，還可以有效提高塑料門窗的加工效率。因此，智能化是數(shù)控技術(shù)在門窗加工設(shè)備領(lǐng)域中的必然發(fā)展方向^[4]。

4.2 精密化

數(shù)控機床的精密化發(fā)展是我國數(shù)控技術(shù)不斷追求的方向。目前，加工精度已經(jīng)由原來的0.01mm提升到了 0.001mm，甚至有些品種的精密程度達(dá)到了0.01um左右。例如，采用誤差補償技術(shù)可以對設(shè)備的熱變形誤差進(jìn)行綜合補償，采用網(wǎng)格解碼器檢查和運動軌跡精度，可以保證定位精度。精密度的提高可以降低門窗加工的粗糙度。

4.3 先進(jìn)的管理模式

在數(shù)控加工機械設(shè)備維護(hù)過程中，利用計算機對于機械數(shù)控加工設(shè)備實施集中化的管理，可以實現(xiàn)信息管理、事務(wù)管理、輔助決策等管理信息的集成，達(dá)到縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，有效降低維護(hù)成本。

5 結(jié)語

本文基于鋸切加工中心，分析了數(shù)控技術(shù)在塑料門窗鋸切加工中心的應(yīng)用，介紹了數(shù)控機床與 CAD / CAM 系統(tǒng)控制中心聯(lián)用的方式，并介紹了鋸切加工中心的組成部件及運行方式，體現(xiàn)了鋸切加工中心高效率和全自動化的特點。并在文中對數(shù)控技術(shù)在塑料門窗加工設(shè)備中的發(fā)展方向做出了分析和展望。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王慧，李剛炎，崔衛(wèi)華.數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在塑窗鋸銑加工設(shè)備中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動化，2016（10）：62-64.

[2] 王孜， 淺談機械數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]， 內(nèi)燃機與配件， 2019 ，72-73.

[3] 張輝，塑料門窗鋸銑加工中心數(shù)控系統(tǒng)研究[D]， 濟(jì)南大學(xué)， 2005.

[4] 王曉毅，我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展問題分析與前景展望， 南方論壇， 2019（10）， 15.

作者簡介：高振華（1987.9.14-），男，漢族，山東濟(jì)南，本科，研究方向：門窗加工設(shè)備的研發(fā)與制造。