高壓水切割系統(tǒng)是市場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)點是，不會使被切割材料產(chǎn)生熱影響區(qū)，切割過程不會損壞原料或產(chǎn)生變形。美國領(lǐng)先的機器制造商 Jet Edge 坐落在明尼蘇達(dá)州圣邁克爾，主要開發(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 水射流運動控制系統(tǒng)能夠完成經(jīng)過工作區(qū)的高級三維水射流運動，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（英國石油）公司開發(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)。這家美國的賽車運動團(tuán)隊每年組裝約 56 輛車，采用高壓水切割頭為每個車隊的 NASCAR Sprint Cup 汽車切割 1000 多個機械零部件。
為了贏得這一業(yè)務(wù)，Jet Edge 提供了從 36,000 psi（248211 千帕）運行至 90,000 PSI（620528 千帕）的高壓水射流解決方案，可運行高達(dá) 55,000 PSI（379212 千帕）的直驅(qū)水泵，并搭配超高壓切割頭創(chuàng)新型運動控制系統(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。切割頭懸掛在一個橋式龍門架上，伴隨著龍門架的移動，切割頭切割表面。
借助基于 PC 的控制系統(tǒng)輕松實現(xiàn)復(fù)雜精密的切割
為了實現(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 為其機器配備了高速、精確、可靠的運動控制系統(tǒng)。“此外，系統(tǒng)必須具有高度靈活性。”Jet Edge 公司營銷部經(jīng)理 Nancy Lauseng說道。“我們需要一個開放的控制系統(tǒng)，它可以將我們用于我們的復(fù)雜運動控制系統(tǒng)的所有傳感器集成進(jìn)去。我們的老的控制平臺跟不上我們的技術(shù)發(fā)展，所以我們不得不尋找一個替代品。”Jet Edge 選擇了Beckhoff并在TwinCAT CNC 基礎(chǔ)上開發(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 龍門架系統(tǒng)不可或缺的一個部分，這兩個系統(tǒng)能夠通過工作區(qū)和超高精度切割實現(xiàn)先進(jìn)的三維水射流運動。”Nancy Lauseng如此說道。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 上實施的。一臺 CP6912 控制面板用于機器顯示。
Jet Edge 目前使用 SERCOS II 作為現(xiàn)場總線，而工業(yè) PC 配備了Beckhoff的 SERCOS 現(xiàn)場總線卡，通過光纖電纜連接到控制 I/O 和驅(qū)動組件的 SERCOS 網(wǎng)絡(luò)。總線端子模塊 I/O 用于實現(xiàn)各種機器功能，如高度傳感器和板映射、控制繼電器和電磁閥。總線耦合器 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)品的長使用壽命對我們來說也是一個重要標(biāo)準(zhǔn)。”Nancy Lauseng強調(diào)說道。“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一直沒有更換Beckhoff的控制系統(tǒng)。”對于 Jet Edge 來說，基于 PC 的控制平臺的開放性也很重要。“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，我們能夠保留現(xiàn)有的電機和驅(qū)動組件。”
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 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 Jet Edge 設(shè)備和客戶的工廠自動化系統(tǒng)之間的可靠接口實現(xiàn)。
“隨著基于 PC 的控制技術(shù)的使用，我們的機器就有了一個在速度、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強調(diào)說道。“自動化系統(tǒng)架構(gòu)的下一步發(fā)展，Jet Edge 評估，將會是將 SERCOS 換成EtherCAT。這將幫助我們超越未來機器性能的限制。”
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