高壓水切割系統(tǒng)是市場(chǎng)上最靈活及精度最高的切割系統(tǒng)：它們可以切割各種材料，從厚板到玻璃到現(xiàn)代復(fù)合材料。高壓水切割的優(yōu)點(diǎn)是，不會(huì)使被切割材料產(chǎn)生熱影響區(qū)，切割過(guò)程不會(huì)損壞原料或產(chǎn)生變形。美國(guó)領(lǐng)先的機(jī)器制造商 Jet Edge 坐落在明尼蘇達(dá)州圣邁克爾，主要開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)用于精密切割、水噴砂和表面處理的超高壓水射流系統(tǒng)。其最新的技術(shù)發(fā)展成果是配備了Beckhoff基于 PC 的控制系統(tǒng)的 5 軸 EDGE X-5 高壓水切割系統(tǒng)，它可以精確和可重復(fù)地切割復(fù)雜部件。
Jet Edge 的 CNC 水射流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠完成經(jīng)過(guò)工作區(qū)的高級(jí)三維水射流運(yùn)動(dòng)，并可以用超高精度切割各種材質(zhì)的復(fù)雜部件
Jet Edge 公司提供各種適用于最多樣化應(yīng)用范圍的高壓水切割系統(tǒng)：在 2010 年墨西哥灣漏油事件中，該公司迅速為 BP（英國(guó)石油）公司開(kāi)發(fā)了一套高壓水切割系統(tǒng)，切掉了水下 5000 英尺（1500 米）深處堵塞密封系統(tǒng)的水合物冰晶。另一個(gè)備受矚目的例子是 Michael Waltrip Racing 采用了 5 軸 EDGE X-5 高壓水切割系統(tǒng)。這家美國(guó)的賽車(chē)運(yùn)動(dòng)團(tuán)隊(duì)每年組裝約 56 輛車(chē)，采用高壓水切割頭為每個(gè)車(chē)隊(duì)的 NASCAR Sprint Cup 汽車(chē)切割 1000 多個(gè)機(jī)械零部件。
為了贏得這一業(yè)務(wù)，Jet Edge 提供了從 36,000 psi（248211 千帕）運(yùn)行至 90,000 PSI（620528 千帕）的高壓水射流解決方案，可運(yùn)行高達(dá) 55,000 PSI（379212 千帕）的直驅(qū)水泵，并搭配超高壓切割頭創(chuàng)新型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)放置在平坦的表面上，切割頭可以切割復(fù)雜的不同材料的三維部件。切割頭懸掛在一個(gè)橋式龍門(mén)架上，伴隨著龍門(mén)架的移動(dòng)，切割頭切割表面。
借助基于 PC 的控制系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精密的切割
為了實(shí)現(xiàn)公差僅為 0.005 英寸（0.127 mm）或更低的高切割邊緣質(zhì)量，Jet Edge 為其機(jī)器配備了高速、精確、可靠的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。“此外，系統(tǒng)必須具有高度靈活性。”Jet Edge 公司營(yíng)銷(xiāo)部經(jīng)理 Nancy Lauseng說(shuō)道。“我們需要一個(gè)開(kāi)放的控制系統(tǒng)，它可以將我們用于我們的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的所有傳感器集成進(jìn)去。我們的老的控制平臺(tái)跟不上我們的技術(shù)發(fā)展，所以我們不得不尋找一個(gè)替代品。”Jet Edge 選擇了Beckhoff并在TwinCAT CNC 基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一套解決方案，它充分利用了TwinCAT CNC各種功能。
“TwinCAT現(xiàn)在是我們的 High Rail 和 Mid Rail 龍門(mén)架系統(tǒng)不可或缺的一個(gè)部分，這兩個(gè)系統(tǒng)能夠通過(guò)工作區(qū)和超高精度切割實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的三維水射流運(yùn)動(dòng)。”Nancy Lauseng如此說(shuō)道。由于轉(zhuǎn)向使用TwinCAT，Jet Edge 明確看到了切割公差和切割邊緣質(zhì)量上的改進(jìn)。完整的機(jī)器控制系統(tǒng)，包括 HMI 與 PLC 功能以及用于執(zhí)行的復(fù)雜的 CNC 控制，是在 C6920-0030 工業(yè) PC 上實(shí)施的。一臺(tái) CP6912 控制面板用于機(jī)器顯示。
Jet Edge 目前使用 SERCOS II 作為現(xiàn)場(chǎng)總線，而工業(yè) PC 配備了Beckhoff的 SERCOS 現(xiàn)場(chǎng)總線卡，通過(guò)光纖電纜連接到控制 I/O 和驅(qū)動(dòng)組件的 SERCOS 網(wǎng)絡(luò)?？偩€端子模塊 I/O 用于實(shí)現(xiàn)各種機(jī)器功能，如高度傳感器和板映射、控制繼電器和電磁閥?？偩€耦合器 BK7520 用于連接 SERCOS 總線系統(tǒng)和 I/O 端子模塊。
Jet Edge 高壓水切割系統(tǒng)參與EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)革命
“除了Beckhoff豐富的產(chǎn)品系列之外，其控制產(chǎn)品的長(zhǎng)使用壽命對(duì)我們來(lái)說(shuō)也是一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。”Nancy Lauseng強(qiáng)調(diào)說(shuō)道。“Beckhoff控制系統(tǒng)在惡劣的高壓水切割環(huán)境中使用了已經(jīng)有 10 年，Jet Edge一直沒(méi)有更換Beckhoff的控制系統(tǒng)。”對(duì)于 Jet Edge 來(lái)說(shuō)，基于 PC 的控制平臺(tái)的開(kāi)放性也很重要。“我們不想完全依賴特定的供應(yīng)商。當(dāng)我們更換我們的控制系統(tǒng)時(shí)，我們能夠保留現(xiàn)有的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)組件。”
靈活的高壓水切割系統(tǒng)可以根據(jù)客戶不斷變化的需求輕松調(diào)整，推動(dòng) Jet Edge 成為一流的設(shè)備制造商。在切割技術(shù)方面，Jet Edge 可以為每種原料或應(yīng)用提供最合適的工具。這完全通過(guò) Jet Edge 設(shè)備和客戶的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)之間的可靠接口實(shí)現(xiàn)。
“隨著基于 PC 的控制技術(shù)的使用，我們的機(jī)器就有了一個(gè)在速度、精度和質(zhì)量上不再受限的控制系統(tǒng)，而且我們的生產(chǎn)成本也顯著降低了。”Nancy Lauseng強(qiáng)調(diào)說(shuō)道。“自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)的下一步發(fā)展，Jet Edge 評(píng)估，將會(huì)是將 SERCOS 換成EtherCAT。這將幫助我們超越未來(lái)機(jī)器性能的限制。”
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