1 引言

    噴砂機是空氣輸送機械的范疇。是在管道內利用壓縮空氣將粉狀顆粒（直徑1~4mm）物料從一處輸送到另一處，由動(dòng)能轉化為勢能的過(guò)程中，使高速運動(dòng)著(zhù)的砂粒沖刷物體表面，對工件表面進(jìn)行微觀(guān)切削或沖擊，達到改善物體表面質(zhì)量的作用。以實(shí)現對工件的除銹、除漆、除表面雜質(zhì)，表面強化及各種裝飾性處理。

    噴砂機廣泛應用于船舶、飛機、冶金、礦山、鐵路、橋梁、化工、車(chē)輛及重型機械工業(yè)制造中各種金屬構件及焊接表面。同時(shí)又是對非金屬（玻璃、塑料等）表面，裝飾、雕刻的理想設備。它最大限度地利用了空氣輸送機械的輸送效率高、配置空間廣闊、傳輸距離大、便于集中控制的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備了結構簡(jiǎn)單、操作容易的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是揚塵大，需配置一套空氣壓縮設備，投資高，動(dòng)力消耗大。

    目前國內廣泛采用開(kāi)放式的噴砂作業(yè), 在噴砂作業(yè)的同時(shí), 砂粒沖擊金屬表面后與銹蝕物或廢舊涂料一起揚入周?chē)h(huán)境, 既浪費大量砂料又會(huì )造成環(huán)境污染, 粉塵大大超標，嚴重損害了操作人員的身體; 而本文介紹的噴砂機采用循環(huán)式噴砂設備既克服了開(kāi)放式噴砂工藝揚塵的缺點(diǎn), 又使砂料可循環(huán)使用降低了作業(yè)成本。同時(shí)本文介紹噴砂機通過(guò)和利時(shí)公司的LM系列 PLC控制步進(jìn)電機、伺服電機和各個(gè)閥門(mén)等設備，噴砂參數可以通過(guò)觸摸屏進(jìn)行設定，實(shí)現了全自動(dòng)噴砂，整個(gè)系統具有生產(chǎn)效率高，節約能源，降低成本以及表面處理均質(zhì)性好等特點(diǎn)。

    2 噴砂機原理和結構

    噴砂機是磨料射流的中應用最廣泛的產(chǎn)品，噴砂機一般分為干噴砂機和液體噴砂機兩大類(lèi)，干噴砂機又可分為吸入式和壓入式兩類(lèi)。

    吸入式干噴砂機一般由六個(gè)系統組成，即結構系統、介質(zhì)動(dòng)力系統、管路系統、除塵系統、控制系統和輔助系統。吸入式干噴砂機是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過(guò)氣流的高速運動(dòng)在噴槍內形成的負壓，將磨料通過(guò)輸砂管吸入噴槍并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面，達到預期的加工目的。

    壓入式干噴砂機一般由四個(gè)系統組成，即壓力罐、介質(zhì)動(dòng)力系統、管路系統、控制系統。壓入式干噴砂機是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過(guò)壓縮空氣在壓力罐內建立的工作壓力，將磨料通過(guò)出砂閥壓入輸砂管并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面達到預期的加工目的。

    液體噴砂機相對于干式噴砂機來(lái)說(shuō)，最大的特點(diǎn)就是很好地控制了噴砂加工過(guò)程中粉塵污染，改善了噴砂操作的工作環(huán)境。一個(gè)完整的液體噴砂機一般由五個(gè)系統組成，即結構系統、介質(zhì)動(dòng)力系統、管路系統、控制系統和輔助系統。液體噴砂機是以磨液泵作為磨液的供料動(dòng)力，通過(guò)磨液泵將攪拌均勻的磨液（磨料和水的混合液）輸送到噴槍內。壓縮空氣作為磨液的加速動(dòng)力，通過(guò)輸氣管進(jìn)入噴槍?zhuān)趪姌寖?，壓縮空氣對進(jìn)入噴槍的磨液加速，并經(jīng)噴嘴射出，噴射到被加工表面達到預期的加工目的。在液體噴砂機中，磨液泵為供料動(dòng)力，壓縮空氣為加速動(dòng)力。

    本文介紹的噴砂機是全自動(dòng)吸入式干噴砂機，噴砂機原理圖如圖1：

          

                                  圖1  吸入式噴砂機原理圖

    3 系統介紹

    噴砂機通過(guò)電氣控制系統實(shí)現全自動(dòng)噴砂，可以自動(dòng)調節噴砂角度、噴砂時(shí)間、噴砂距離、反吹時(shí)間、噴槍的運動(dòng)、工作臺的轉速等。電氣控制系統主要有X軸橫移組件、Y軸縱移組件、工作臺轉動(dòng)組件、噴砂組件、吹凈組件、除塵組件等幾個(gè)部分組成，所有的組件都是由LM系列 PLC根據觸摸屏事先設定的參數統一協(xié)調控制，高效可靠完成噴砂工藝過(guò)程。

    X軸橫移組件由一個(gè)步進(jìn)電機、絲杠、導軌、滑塊、限位開(kāi)關(guān) 、一個(gè)增量式編碼器組成。步進(jìn)電機接收LM系列 PLC高速脈沖信號，按照一定的速度帶動(dòng)絲杠旋轉，使滑塊在導軌上左右移動(dòng)，編碼器采集絲杠轉的圈數，形成一個(gè)X軸運動(dòng)的閉環(huán)控制系統，兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)安裝在左右滑塊運動(dòng)的極限位置，確?；瑝K運動(dòng)的安全性，不會(huì )出現飛車(chē)的事故。

    Y軸縱移組件與X軸組件一樣，由一個(gè)步進(jìn)電機、絲杠、導軌、滑塊、限位開(kāi)關(guān)、一個(gè)增量式編碼器組成。步進(jìn)電機接收LM系列 PLC高速脈沖信號，按照一定的速度帶動(dòng)絲杠旋轉，使滑塊在導軌上上下移動(dòng)，編碼器采集絲杠轉的圈數，形成一個(gè)Y軸運動(dòng)的閉環(huán)控制系統，兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)安裝在滑塊上下運動(dòng)的極限位置，確?；瑝K運動(dòng)的安全性，不會(huì )出現飛車(chē)的事故。

    工作臺轉動(dòng)組件由一個(gè)伺服電機、工作臺、減速器組成。伺服電機設置為速度控制模式，采用LM系列 PLC模擬量輸出控制，通過(guò)減速器減速后帶動(dòng)工作臺面以恒定轉速轉動(dòng)，通過(guò)觸摸屏可以改變其轉速，由于工作臺轉動(dòng)慣量比較大，伺服電機設置加速啟動(dòng)和減速停止，以減少過(guò)沖對伺服電機的損壞。

    噴砂組件和吹凈組件主要由噴槍、氣槍、出砂閥、出氣閥、氣源、過(guò)濾器等組成?？刂乒苈分械膲毫?，以保證噴砂的強度，壓力值越大，噴射流的速度越高，噴砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面相對較光滑。調節出砂閥和出氣閥的接通時(shí)間可以控制噴砂時(shí)間和吹凈時(shí)間，以保證噴砂處理的效果，噴砂時(shí)間和吹凈時(shí)間可以在觸摸屏上設定。

    除塵組件由除塵機組、反吹電磁閥、濾芯等組成。設備配置的濾芯式除塵單元集二級除塵于一體,配合調節不同的反吹間隔時(shí)間，可用于高含塵濃度的氣體處理。對于015μm 級以上的粉塵顆粒,除塵效率高達99199% ,凈化后的空氣實(shí)現了近于零排放的狀態(tài),比傳統的布袋除塵器過(guò)濾精度提高100 倍以上,大大減少了除塵空氣排放對大氣造成的污染。
控制系統結構圖見(jiàn)圖2。

        

                                圖2  噴砂機控制系統結構圖

    4 結論

    在整個(gè)項目解決綜合問(wèn)題上看，噴砂機各個(gè)部件能夠很好的協(xié)調運轉，能夠高效、節能的全自動(dòng)完成噴砂工藝過(guò)程，比較突出的顯現和利時(shí)產(chǎn)品在系統整合上的優(yōu)勢。

    本文介紹的全自動(dòng)吸入式噴砂機采用和利時(shí)PLC作為控制器,利用本品伺服定位功能、豐富的內部數據資源、強大通訊功能，使得控制與驅動(dòng)緊密結合，使系統控制的更好。