數控技術在塑料門窗加工設備中的應用研究

高振華 龐仁斌

摘 要：門窗機械行業進入了高速發展的階段，數控技術越來越多得應用于門窗機械加工設備中。本文對數控技術在現代門窗機械加工設備中的應用進行了探討和探究，以塑料門窗型材鋸切加工設備圍繞數控技術和CAD/CAM集成，系統實現了塑料門窗鋸切加工的自動化，生產過程更加智能化，從而推動塑窗行業的良好發展，大大提高加工效率。

關鍵詞：數控技術;塑料門窗;數控鋸切加工

1 引言

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

2 數控鋸切加工中心主要構成

數控鋸切加工中心（詳見圖1所示），主要包括進料工作臺（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，切割裝置內設有切割機頭，送料架上均勻安裝導正機構，送料架的一側設有自動上料架，自動上料架的一端安裝定位機構，送料架的末端連接切割裝置內的進料工作臺，出料工作臺連接切割裝置出口處的出料架，出料架的一側設有待料架。加工前，在工控操作臺輸入型材形狀、相關參數和加工量，所需物料總加工數量，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，導正輪（固定導正輪和移動導正）自動壓緊型材，送料機頭根據工控機設定的切割方式自動送料所需的切割長度，而后根據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把型材推送至待料架，等待自動碼垛機把物料運走。

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

3 數控鋸切加工中心的數控技術

3.1 數控系統的選用原則

鋸切加工中心需要選用合適的數控系統來實現數控效果。數控系統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;②先進且性價比高;③有良好的技術和售后支持。 通過分析對比，選用門窗行業定制加工系統。門窗行業定制加工系統可解決塑窗型材的鋸銑加工中心的控制要求^[1]。

3.2 數控系統的設計方案

系統基于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，具備三維數字化設計、NC編程與產品數據管理以及CAE工程分析計算等眾多實用功能，其優點在于：時間響應快，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 總體設計

3.3.1CAD/CAM 系統組成

CAD 可以實現型材庫的建立、管理、塑料門窗形狀設計以等多種功能，并可以實現不同模塊之間傳遞信息，實現 CAM系統自動從數據庫中可直接提取相關工藝參數，或者不同數控系統后置處理操作。CAM模塊可以根據塑料門窗鋸切工藝的特征，進行相應的工藝設計，生成刀具位置、行程等數據文件，生成用戶 CNC控制器可以解讀的NC碼。

3.3.2 軟件開發平臺及工具的選用

選用.NET 平臺作為系統開發平臺。.NET是一款微軟平臺產品，其目的就是將互聯網作為新一代操作系統的基礎，對互連網的設計思想進行擴展，讓用戶在任何地方、任何時間，利用任何設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構，選用PVC材質型材。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這些特征的加工，必須準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 數控技術在塑料門窗加工設備中的發展方向

4.1 智能化

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

4.2 精密化

數控機床的精密化發展是我國數控技術不斷追求的方向。目前，加工精度已經由原來的0.01mm提升到了 0.001mm，甚至有些品種的精密程度達到了0.01um左右。例如，采用誤差補償技術可以對設備的熱變形誤差進行綜合補償，采用網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 先進的管理模式

在數控加工機械設備維護過程中，利用計算機對于機械數控加工設備實施集中化的管理，可以實現信息管理、事務管理、輔助決策等管理信息的集成，達到縮短產品生產周期，有效降低維護成本。

5 結語

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

參考文獻：

[1] 王慧，李剛炎，崔衛華.數字化設計制造技術在塑窗鋸銑加工設備中的應用[J].制造業自動化，2016（10）：62-64.

[2] 王孜， 淺談機械數控技術的應用現狀和發展趨勢[J]， 內燃機與配件， 2019 ，72-73.

[3] 張輝，塑料門窗鋸銑加工中心數控系統研究[D]， 濟南大學， 2005.

[4] 王曉毅，我國數控技術發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，山東濟南，本科，研究方向：門窗加工設備的研發與制造。