众为兴CNC在普通冲床改造数控冲床中的应用
关键词：运动控制系统 冲压加工 数控冲床 伺服 冲床改造 自动送料
一、引言——冲床在中国目前的产业状况
1.1冲压件的广泛使用
金属板材的大部分是经过冲压加工制成成品。冲压加工在中国制造业中应用范围相当广泛。例如，仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿和五金制品等产品中采用大量的冲压件。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工而成的。
1.2冲床加工的发展
冲床加工是指为薄片加工，冲压， 模压，压纹等强迫金属进入模具的活动部分。
冲床按加工自动化程度可分为普通冲床和数控冲床。冲床具有一次成型，维护简单操作方便等特性，作为一种历史悠久的加工设备，在经历了二十多年的制造业高速发展的今天，我们依然能够经常看见这种设备的原型还在广泛应用，可见这种设备的需求由高到低都有着广泛的需求。冲床常见的冲压装置有液压，转塔；制动有气压刹车，电刹车片，离合档块；冲头模分上下组合模具，有单工位，多工位之分；一些高端冲床上模具还可控制旋转方向等。
普通冲床冲压生产既满足不了其高速生产要求，对设备和人员的数量需求大，对于小批量生产来说成本太高，又大量发生人身、设备和质量事故。随着科学技术的发展 ,各种数控设备大量涌现。数控设备的出现 ,不仅提高了生产效率 ,降低了劳动强度 ,而且提高了加工精度 ,也就提高了产品的质量 ,无疑是给企业增加了强大的生命力。
1.3普通冲床改造为数控冲床的强大需求
由于数控设备的普及却受到一定条件的限制 ,一是数控设备价格昂贵 ,特别是小企业想彻底更新换代 ,资金上受到限制 ;二是企业现有的旧式设备一下子弃之不用 ,也是对资源的一种浪费。
如果把现有的机加工设备通过一些数控技术改造 ,提高其自动化能力 ,则即给企业节约了资金 ,又能充分利用现有资源 ,做到两全其美 ! 数控技术应用在冲床设备领域,使普通冲床得以升级,通过数控技术的自动控制完成冲压的功能。
1.4常见的冲床数控控制技术比较：
目前比较常见的冲床运动控制系统主要有两种架构，一种是电脑+运动控制卡，这种方案可以让冲床编程便捷，在电脑里面完成编程运动一体化的操作，但是由于庞大的主机，显示器和键盘，需要有一个专门的电柜来安装；另外PC主板的抗干扰性能差，windows系统的脆弱性，也让系统的整体稳定性大打折扣。第二种就是国外主推的嵌入式运动控制器，由于一体化的控制器设备在结构和设计上对干扰的过滤能有有效保证， 所以几乎是清一色进口设备的不二选择，但由于嵌入式上性能的不足，所以在复杂的冲床编程操作上显得不那么便捷。但这个缺点在数控飞跃发展的今天已经不复存在了，特别是国产一些民族品牌厂家，在有效分析了国人操作风格的基础上，提供了一些很不错的解决方案；今天带给大家的是深圳众为兴开发的CNC4220MC运动控制系统，就是一套典型方案。
二、冲床改造数控系统方案
2.1改造方案概述
本数控冲床改造是集中了众为兴CNC4220MC运动控制系统以及JaBao伺服产品于一体的综合应用系统，使整个机床能实现整张钣料上机，自动排料，自动进给，自动冲压等功能，能最大限度地利用原材料，提高生产效率，并能加工各种复杂图形孔，同时还具有人工离机操作，确保安全，改善劳动条件等优点，广泛适用于机械、电器、仪表、制罐、筛网、瓶盖、电控柜、五金等行业的冲压加工。
改造数控冲床由通常由机床本体（冲压部）、料装置（物料夹钳）、送料装置(XY轴送料机构)、自动化数控硬件和运动控制软件五大部分组成。
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2.2改造系统配置（如需配图还可配硬件系统结构图）
CNC4220MC数控系统一套：整个冲床送料系统控制中心，完成对送料伺服轴的联动定位动作控制；回零，手动及自动等操作；画面显示及参数设定；冲孔，上定位等输入输出信号的逻辑控制。CNC4220MC是开环运动控制系统，和伺服采用位置控制模式，也就是脉冲控制。能够和国内外的众多伺服产品进行配套。
控制电柜一个：用来安装常规电路，伺服驱动器和控制系统。
伺服驱动+电机2套：两轴带动钣材快速准确联动定位，对伺服电机的快速响应性及整定时间有较高要求，国产伺服可采用我公司JaBao系列伺服1200W产品，性能完全满足客户要求；进口可以选用750W产品。
减速箱2套：减速机的选配能够延长电机的使用寿命，可根据需要选配。伺服电机部分建议增加减速箱，减速箱可能会让冲床速度有所下降，但是在笔者改造几十套系统积累的经验显示，减速箱能够延长伺服使用寿命，主要是能够将冲床冲压瞬间的电机串动吸收掉。
2.3众为兴冲床数控系统性能与功能实现
CNC4220MC冲床系统是在铣床系统基础上延伸出来的，完全依据目前国内冲床市场控制来定位，是众为兴十年数控品牌打造出的一款嵌入式控制系统，产品外形紧凑小巧，功能完备，和传统的冲床送料系统比较，省却了庞大的电脑主机，可以嵌入到主电柜面板上，非常美观。抗干扰方面由于是嵌入式工业主板，所以在业界一直有着不俗的口碑。
CNC4220MC为冲床定制了若干的特性，让冲压变得更加简单高效。主要有：
高效冲孔：
系统能够智能的判断孔距和进给速度，利用对飞轮的“十二刻钟”定点监测，来自动控制离合开关，实现连续冲压，充分发挥冲床的冲孔效率。
G代码编程：
编程方式是CNC4220MC和其他冲床系统比较最为优势的地方，CNC4220MC冲床系统是遵循国际标准的G代码加工控制器，并扩展了十多条冲压专用G代码用来辅助编写冲孔轨迹，大大提供编程效率。CNC4220MC还支持B类宏功能，利用宏的逻辑设计功能，可以自由编写规律轨迹。
CAD图纸加工：
这是CNC4220MC的又一力创功能，CAD作为国内非常普及的设计辅助软件，相信大家都非常熟悉，CNC4220MC能够识别CAD创建的DXF文档，读入原始轨迹，并通过一个内置的脚本语言转换为G代码进行加工。让编程更加可视化。
图例加工：
作为一款经济低端的单色屏产品，依然提供了直观的图例界面供一些喜欢图形化操作的用户使用；这是一种傻瓜化操作界面，用户在图形提示下，输入参数，就可以完成和图例一样的冲孔效果。CNC4220MC内置了几十种图例程序，但出于经济型的考虑，出厂只配备十几种，用户可以进行选配，也可以根据不同的产业需求进行定制。
MaterCAM，UG等CAM的支持：
CAM有专门的冲床版，不过一般价格都不菲，咱国内的用户可不建议吃这亏，但标准的铣床版的钻孔等指令我们也可以挪为己用的，CNC4220MC提供了“G代码宏替换”功能，可以将生成的G代码指令换为冲孔指令，实现无缝结合。
安全性检查：
CNC4220MC继承了铣床操作系统的安全性能检查，并增加了冲床特殊的安全检测，有夹料报警，安全门报警，气压报警，定时油泵输出，润滑油路报警等等。
2.4数控系统主要加工画面
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G代码
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