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復合加工中心在曲軸加工中的運用

伯特利數控 加工中心 鉆攻中心

前言：

1. 加工中心結構

動態定心加工中心是一個柔性復合加工加工中心，使用龍門機械手自動上下料，它包含了兩個工位，一個加工工位（StOl)和一個測量工位（St02)，加工零件為四缸發動機球墨鑄鐵曲軸。加工中心為全自動控制，曲軸通過一個單臂帶兩個夾爪的龍門架機械手傳送到每一個工位。

加工中心整體為焊接結構床身，帶有鉆削單元導軌、夾具、測量工位和帶旋轉臂的龍門機械手，實現銑曲軸兩端端面、套銑法蘭和小頭端外圓，并測量曲軸不平衡量（使用極坐標法標出），同時測量法蘭端和小頭端面外圓，并根據測量得到的數據，鉆曲軸質量中心孔，作為曲軸后續的加工工序基準，此道工序非常重要。

2. 控制系統結構

(1) 加工中心結構。加工中心控制系統主要由測量工位、加工工位和機械手控制二部分組成（見圖1)。

測量工位由集成在PanelPC877中的插卡式PLC控制器(CPU412-2)作為主站，西門子611U驅動和伺服電動機、OR24動平衡測量模塊連接兩個加速計作為從站，直線位移傳感器測量軸頸直徑和特殊相位傳感器確定測量過程中的極坐標零點。所有數據采集到PLC中，同步傳送到
由人機界面I顯示和S [01加工工位的數控系統中。

加工工位為Sinumerik 840D數控加工中心，配備0P12顯示屏和手持控制單元，直線電動機和伺服電動機，完成曲軸定位，質量中心孔定位和鉆孔。

龍門機械手控制系統為加工工位數控系統一部分，NCU控制兩個Simodiive 611D伺服驅動和伺服電動機，完成垂直方向和水平方向定位，旋轉及夾緊為氣缸控制。

測量得到的不平衡量數據是經過SYME軟件計算后，不平衡量為極坐標角度和數值，確定工件上孔的數量和位置、鉆削深度和工件的極坐標位置。其中，鉆削深度的數據通過Digital Way接近式探測系統獲取，該系統可以探測鉆頭與工件接觸的精準位置，保證了鉆削深度。

測量工位配備校準樣件，樣件平衡塊上鉆孔，配備3個校正用標準配種塊，用于不平衡量測量單元的校正和能力驗證。

(2) 控制系統原理。數據塊結構如圖2所示。

由于工件在不同工位之間移動，所以工件狀態跟蹤必須準確無誤，總主控程序中工件跟蹤數據塊DB179包含所有每個工作站工件的狀態數據，包括工件類型.工件質量狀態、加工是否完成，以及StOl的4個數字化位置調整支點相關的尺寸。這些尺寸從St02測量站完成測量生成，并保存于DB179.UDT142中，其初始數值為〇,編碼地址為法蘭端調整支點4和2的微米位置（Z, F)D B 1 7 9 . D B W 5 6 0、D B 1 7 9 .DBW562,小頭端調整支點3和支點 1 U, 7) DB179.DBW564、DB179.DBW566,變量類型為INT整形變量。

DB179中的兩個八位字節塊代表兩個工作站，從944至947八位字節塊代表工作站StOl，從948至951八位字節塊代表工作站St02。每個數據塊由兩個部分組成：有關工件（類型、存在與否、合格與否、加工與否等），在UDT 170中；有關工件等級（在工作站01、02直至完成工作），在UDT 179中。其中，DB193輔助跟蹤數據塊用于實時工件跟蹤數據傳送；UDT142用
于測量數值（源自ST02發送至ST01)。

由工作站02測量的重心失衡度修正值將由工作站S t01的動態定中心（第二步）進行記錄，以便進行加工（4個完整數值），其他工作站模式相同。工件狀態傳輸跟蹤過程如下：當龍門機械手對工件進行操作時，工件跟蹤數據塊將首先從工作站記錄傳送至龍門機械手的夾子，用于夾取工件，并從龍門機械手的夾子傳送至工作站StOl,用于擱放工件。工件調動命令在FC177中生成。在FC177中發生的調動移位也用于數據跟蹤記錄（DB179),在F C19 3中生成的調動移位用于輔助記錄（DB193)。工件夾取的數據傳送在夾子關閉結束時完成，工件擱放的數據傳送在夾子打開結束時完成。在工作站St02兩個平面內的重心失衡度的測量后，SYME將計算小頭端和法蘭端的重心失衡度，以便計算出用于動態定中心的4個數字化調位支點定位尺寸的修正值，本尺寸同時也被儲存在附件工件跟蹤（DB193)的UDT142的專用部分中

(DB193.DBW88-DBW94)。每個傳送步驟，工件跟蹤數據都會同步傳輸，最后這些數值在工作站StOl被傳送至DPR (雙口存儲器），以便在擱放和緊固工件前定位調位支點。

數據傳送至DPR, PLC與NC的信息交換只通過DPR進行：所有從P L C輸送的變量都在D B17 9中，通過SIEMENS 840D特定系統功能塊將F C 21復制到D P R。相反地，所有NC的變量通過$A_D B W [x x]在P L C中寫入或讀取，DPR的大小由加工中心參數28150設定，NC程序中通過對變量$A_D B W [xx]進行編程即可使用P L C中的變量。

3.工作過程

通過龍門機械手自動輸送零件，極大提髙了設備的自動化程度，該加工中心生產節拍小于1.2min(包含機械手上下料時間），工作過程如圖3所示。

StOl工位上料后，夾緊1、5主軸頸外圓進行測量，測量得到主軸頸1和主軸頸5的幾何軸線，測量1、5主軸頸的外圓。銑小頭端面和法蘭端面，套銑法蘭和小頭端外圓。龍門機械手將工件從S t01輸送到S t0 2工位進行測量。

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結束語：

龍門機械手作為主站，控制上下料，實現粗加工、測量和質量定中心（精加工）的復合加工方式，在確保加工中心安全性能的基礎上提髙了加工效率。通過人機界面更改加工參數、更換不同夾具，可以實現柔性化生產，實現多種類型曲軸動態定心加工，減少重復投資，節約成本。

伯特利數控是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省東莞市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！

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分類：加工中心

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