数控技术在塑料门窗加工设备中的应用研究

高振华 庞仁斌

摘 要：门窗机械行业进入了高速发展的阶段，数控技术越来越多得应用于门窗机械加工设备中。本文对数控技术在现代门窗机械加工设备中的应用进行了探讨和探究，以塑料门窗型材锯切加工设备围绕数控技术和CAD/CAM集成，系统实现了塑料门窗锯切加工的自动化，生产过程更加智能化，从而推动塑窗行业的良好发展，大大提高加工效率。

关键词：数控技术;塑料门窗;数控锯切加工

1 引言

数控技术，顾名思义就是在塑窗机械加工过程中利用数字化信号进行有效控制。锯切加工中心作为锯切、焊接、清角、码垛自动化生产线的重要组成部分，使用数控技术可以明显提高生产效率。笔者在塑料门窗加工设备研发方面有多年的经验，对数控技术在锯切设备中的应用做出分析探究。

2 数控锯切加工中心主要构成

数控锯切加工中心（详见图1所示），主要包括进料工作台（送料架、送料机头）、切割装置、出料工作台（出料架、待料架）和电气元件箱组成，切割装置内设有切割机头，送料架上均匀安装导正机构，送料架的一侧设有自动上料架，自动上料架的一端安装定位机构，送料架的末端连接切割装置内的进料工作台，出料工作台连接切割装置出口处的出料架，出料架的一侧设有待料架。加工前，在工控操作台输入型材形状、相关参数和加工量，所需物料总加工数量，输入后将型材放在自动上料架上并通过定位靠板对齐，按下自动运行按钮，自动上料架会自动运行上料，自动上料架把型材放在送料架上后，导正轮（固定导正轮和移动导正）自动压紧型材，送料机头根据工控机设定的切割方式自动送料所需的切割长度，而后根据需要选择不同角度锯片，选定好锯片后，锯片自动到位沿机床Y轴方向（与型材垂直方向）切割型材;切割装置把型材切割成所需物料后，抽料气抓夹紧物料把型材抽送到出料架，然后通过出料架上的推料机构把型材推送至待料架，等待自动码垛机把物料运走。

数控锯切加工中心示意图见图1，该设备不仅可单独使用，而且可以连同焊接、清角、码垛等其他设备组成自动生产流水线，同样具备高精度、高效率等优势。

3 数控锯切加工中心的数控技术

3.1 数控系统的选用原则

锯切加工中心需要选用合适的数控系统来实现数控效果。数控系统的选用基于以下原则：

①选择可用于锯切加工中心的 CAD/CAM 系统;②先进且性价比高;③有良好的技术和售后支持。 通过分析对比，选用门窗行业定制加工系统。门窗行业定制加工系统可解决塑窗型材的锯铣加工中心的控制要求^[1]。

3.2 数控系统的设计方案

系统基于PMC，与 PLC非常相似，又因为专用于机床，所以也被叫做可编程序机床控制器，具备三维数字化设计、NC编程与产品数据管理以及CAE工程分析计算等众多实用功能，其优点在于：时间响应快，控制精度高，可靠性好等。另外，由于PMC 还具备在线修改的功能，因此具备较大的灵活性^[2]。

3.3 CAD/CAM 总体设计

3.3.1CAD/CAM 系统组成

CAD 可以实现型材库的建立、管理、塑料门窗形状设计以等多种功能，并可以实现不同模块之间传递信息，实现 CAM系统自动从数据库中可直接提取相关工艺参数，或者不同数控系统后置处理操作。CAM模块可以根据塑料门窗锯切工艺的特征，进行相应的工艺设计，生成刀具位置、行程等数据文件，生成用户 CNC控制器可以解读的NC码。

3.3.2 软件开发平台及工具的选用

选用.NET 平台作为系统开发平台。.NET是一款微软平台产品，其目的就是将互联网作为新一代操作系统的基础，对互连网的设计思想进行扩展，让用户在任何地方、任何时间，利用任何设备都能访问所需要的信息、文件和程序。

3.4 塑料门窗型材锯切加工特点

塑料门窗大多为方形结构，选用PVC材质型材。多为全焊接方案，也就是下料切割后，先对各杆件接点处进行斜口和V 形口切割，并将排水孔、锁孔、配件槽等切出来，然后焊接成扇，最后安装配件。塑料门窗型材锯切加工中心为实现这些特征的加工，必须准确地获得对送料平台、切割装置和出料平台等控制的工艺信息，还包括压板、挡板等控制的辅助工艺信息^[3]。

4 数控技术在塑料门窗加工设备中的发展方向

4.1 智能化

采用智能化的控制技术，并应用到生产线中，不仅可以增加操作的安全系数，还可以有效提高塑料门窗的加工效率。因此，智能化是数控技术在门窗加工设备领域中的必然发展方向^[4]。

4.2 精密化

数控机床的精密化发展是我国數控技术不断追求的方向。目前，加工精度已经由原来的0.01mm提升到了 0.001mm，甚至有些品种的精密程度达到了0.01um左右。例如，采用误差补偿技术可以对设备的热变形误差进行综合补偿，采用网格解码器检查和运动轨迹精度，可以保证定位精度。精密度的提高可以降低门窗加工的粗糙度。

4.3 先进的管理模式

在数控加工机械设备维护过程中，利用计算机对于机械数控加工设备实施集中化的管理，可以实现信息管理、事务管理、辅助决策等管理信息的集成，达到缩短产品生产周期，有效降低维护成本。

5 结语

本文基于锯切加工中心，分析了数控技术在塑料门窗锯切加工中心的应用，介绍了数控机床与 CAD / CAM 系统控制中心联用的方式，并介绍了锯切加工中心的组成部件及运行方式，体现了锯切加工中心高效率和全自动化的特点。并在文中对数控技术在塑料门窗加工设备中的发展方向做出了分析和展望。

参考文献：

[1] 王慧，李刚炎，崔卫华.数字化设计制造技术在塑窗锯铣加工设备中的应用[J].制造业自动化，2016（10）：62-64.

[2] 王孜， 浅谈机械数控技术的应用现状和发展趋势[J]， 内燃机与配件， 2019 ，72-73.

[3] 张辉，塑料门窗锯铣加工中心数控系统研究[D]， 济南大学， 2005.

[4] 王晓毅，我国数控技术发展问题分析与前景展望， 南方论坛， 2019（10）， 15.

作者简介：高振华（1987.9.14-），男，汉族，山东济南，本科，研究方向：门窗加工设备的研发与制造。