基于板材加工的智能夹钳系统设计

桑伟峰

（江苏金方圆数控机床有限公司，江苏 扬州 225127）

板材的抖动对其加工质量影响重大，夹钳自动避让系统是板材加工的辅助装置，它可以在板材加工过程中夹住板材，从而让板材始终保持稳定状态，以达到优良的加工效果。根据加工头的位置在整个板材加工过程中至少有两组夹钳夹持板材，避让加工头和夹钳的干涉位置。

1 智能夹钳功能

如图1 所示夹钳布局示意图，该套夹钳自动避让系统由三组智能夹钳组成：夹钳1、夹钳2、夹钳3，它们安装在待加工板材的同一侧。加工头可以在整个板材范围内移动，在移动到和三个夹钳机械干涉时需要将干涉的夹钳张开然后退回去，其他夹钳继续保持夹持状态，直到加工头移出夹钳的干涉区域，夹钳需要重新伸出并闭合夹持板材。这套动作周而复始，直至整个加工结束。

图1 夹钳布局

2 设置夹钳位置信息

如图2 所示CAM软件设置，将三个夹钳Y 向的中心位置75、525、975 写入CAM软件的相关设置中并输入和加工头的安全距离20，以供CAM软件规划加工路径并生成倍福控制器可执行的CNC 程序。

图2 CAM软件设置

3 控制流程图

如图3 所示控制流程图，从程序被执行开始，每个夹钳都遵循动作时序，在程序运行过程中，根据CAM 软件生成的CNC 代码，夹钳随时可以改变状态，进入调用夹持板材或退出调用松开板材。三个夹钳均可独立调用如流程图所示功能块并完成各自功能。它们互相协作，共同完成对板材的夹持，从而保证加工平稳进行，直至程序运行结束。

图3 流程图

4 流程图的PLC 实现

笔者在倍福控制器搭载的PLC 上，将夹钳动作编程设置为一个可被循环调用功能块，里面设置iStart 整型变量来操控某组夹钳的动作，变量值为1 时执行夹钳的伸出>>夹紧动作，变量值为2 时松开>>缩回动作，变量值为0 时动作完成。每组夹钳都可以循环调用此功能块完成所需要的执行动作，直至CNC 程序结束，即整个板材加工完成。

5 CNC 中夹钳动作相关代码解析

CNC 程序需要解析后PLC 才能控制夹钳运行，三组智能夹钳共有六个代码，分别对应不同的动作需求。①"C1 Open"：第一组夹钳张开、退回；②"C1 Close"：第一组夹钳伸出、夹紧；③"C2 Open"：第二组夹钳张开、退回；④"C2 Close"：第二组夹钳伸出、夹紧；⑤"C3 Open"：第三组夹钳张开、退回；⑥"C3 Close"：第三组夹钳伸出、夹紧。

6 结语

以倍福控制器为载体，将CAM软件有机结合在一起，对加工零件进行排样、路径规划、生成可执行的CNC 代码，然后代码解析后交由PLC 来控制夹钳，达到智能夹持板材的效果。实际使用效果良好，达到工业应用要求。