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伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心

前言：

1. 加工中心結(jié)構(gòu)

動(dòng)態(tài)定心加工中心是一個(gè)柔性復(fù)合加工加工中心，使用龍門機(jī)械手自動(dòng)上下料，它包含了兩個(gè)工位，一個(gè)加工工位（StOl)和一個(gè)測(cè)量工位（St02)，加工零件為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)球墨鑄鐵曲軸。加工中心為全自動(dòng)控制，曲軸通過一個(gè)單臂帶兩個(gè)夾爪的龍門架機(jī)械手傳送到每一個(gè)工位。

加工中心整體為焊接結(jié)構(gòu)床身，帶有鉆削單元導(dǎo)軌、夾具、測(cè)量工位和帶旋轉(zhuǎn)臂的龍門機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)銑曲軸兩端端面、套銑法蘭和小頭端外圓，并測(cè)量曲軸不平衡量（使用極坐標(biāo)法標(biāo)出），同時(shí)測(cè)量法蘭端和小頭端面外圓，并根據(jù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，鉆曲軸質(zhì)量中心孔，作為曲軸后續(xù)的加工工序基準(zhǔn)，此道工序非常重要。

2. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(1) 加工中心結(jié)構(gòu)。加工中心控制系統(tǒng)主要由測(cè)量工位、加工工位和機(jī)械手控制二部分組成（見圖1)。

測(cè)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(qū)動(dòng)和伺服電動(dòng)機(jī)、OR24動(dòng)平衡測(cè)量模塊連接兩個(gè)加速計(jì)作為從站，直線位移傳感器測(cè)量軸頸直徑和特殊相位傳感器確定測(cè)量過程中的極坐標(biāo)零點(diǎn)。所有數(shù)據(jù)采集到PLC中，同步傳送到
由人機(jī)界面I顯示和S [01加工工位的數(shù)控系統(tǒng)中。

加工工位為Sinumerik 840D數(shù)控加工中心，配備0P12顯示屏和手持控制單元，直線電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)，完成曲軸定位，質(zhì)量中心孔定位和鉆孔。

龍門機(jī)械手控制系統(tǒng)為加工工位數(shù)控系統(tǒng)一部分，NCU控制兩個(gè)Simodiive 611D伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電動(dòng)機(jī)，完成垂直方向和水平方向定位，旋轉(zhuǎn)及夾緊為氣缸控制。

測(cè)量得到的不平衡量數(shù)據(jù)是經(jīng)過SYME軟件計(jì)算后，不平衡量為極坐標(biāo)角度和數(shù)值，確定工件上孔的數(shù)量和位置、鉆削深度和工件的極坐標(biāo)位置。其中，鉆削深度的數(shù)據(jù)通過Digital Way接近式探測(cè)系統(tǒng)獲取，該系統(tǒng)可以探測(cè)鉆頭與工件接觸的精準(zhǔn)位置，保證了鉆削深度。

測(cè)量工位配備校準(zhǔn)樣件，樣件平衡塊上鉆孔，配備3個(gè)校正用標(biāo)準(zhǔn)配種塊，用于不平衡量測(cè)量單元的校正和能力驗(yàn)證。

(2) 控制系統(tǒng)原理。數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由于工件在不同工位之間移動(dòng)，所以工件狀態(tài)跟蹤必須準(zhǔn)確無誤，總主控程序中工件跟蹤數(shù)據(jù)塊DB179包含所有每個(gè)工作站工件的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括工件類型.工件質(zhì)量狀態(tài)、加工是否完成，以及StOl的4個(gè)數(shù)字化位置調(diào)整支點(diǎn)相關(guān)的尺寸。這些尺寸從St02測(cè)量站完成測(cè)量生成，并保存于DB179.UDT142中，其初始數(shù)值為〇,編碼地址為法蘭端調(diào)整支點(diǎn)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(diào)整支點(diǎn)3和支點(diǎn) 1 U, 7) DB179.DBW564、DB179.DBW566,變量類型為INT整形變量。

DB179中的兩個(gè)八位字節(jié)塊代表兩個(gè)工作站，從944至947八位字節(jié)塊代表工作站StOl，從948至951八位字節(jié)塊代表工作站St02。每個(gè)數(shù)據(jù)塊由兩個(gè)部分組成：有關(guān)工件（類型、存在與否、合格與否、加工與否等），在UDT 170中；有關(guān)工件等級(jí)（在工作站01、02直至完成工作），在UDT 179中。其中，DB193輔助跟蹤數(shù)據(jù)塊用于實(shí)時(shí)工件跟蹤數(shù)據(jù)傳送；UDT142用
于測(cè)量數(shù)值（源自ST02發(fā)送至ST01)。

由工作站02測(cè)量的重心失衡度修正值將由工作站S t01的動(dòng)態(tài)定中心（第二步）進(jìn)行記錄，以便進(jìn)行加工（4個(gè)完整數(shù)值），其他工作站模式相同。工件狀態(tài)傳輸跟蹤過程如下：當(dāng)龍門機(jī)械手對(duì)工件進(jìn)行操作時(shí)，工件跟蹤數(shù)據(jù)塊將首先從工作站記錄傳送至龍門機(jī)械手的夾子，用于夾取工件，并從龍門機(jī)械手的夾子傳送至工作站StOl,用于擱放工件。工件調(diào)動(dòng)命令在FC177中生成。在FC177中發(fā)生的調(diào)動(dòng)移位也用于數(shù)據(jù)跟蹤記錄（DB179),在F C19 3中生成的調(diào)動(dòng)移位用于輔助記錄（DB193)。工件夾取的數(shù)據(jù)傳送在夾子關(guān)閉結(jié)束時(shí)完成，工件擱放的數(shù)據(jù)傳送在夾子打開結(jié)束時(shí)完成。在工作站St02兩個(gè)平面內(nèi)的重心失衡度的測(cè)量后，SYME將計(jì)算小頭端和法蘭端的重心失衡度，以便計(jì)算出用于動(dòng)態(tài)定中心的4個(gè)數(shù)字化調(diào)位支點(diǎn)定位尺寸的修正值，本尺寸同時(shí)也被儲(chǔ)存在附件工件跟蹤（DB193)的UDT142的部分中

(DB193.DBW88-DBW94)。每個(gè)傳送步驟，工件跟蹤數(shù)據(jù)都會(huì)同步傳輸，后這些數(shù)值在工作站StOl被傳送至DPR (雙口存儲(chǔ)器），以便在擱放和緊固工件前定位調(diào)位支點(diǎn)。

數(shù)據(jù)傳送至DPR, PLC與NC的信息交換只通過DPR進(jìn)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(tǒng)功能塊將F C 21復(fù)制到D P R。相反地，所有NC的變量通過$A_D B W [x x]在P L C中寫入或讀取，DPR的大小由加工中心參數(shù)28150設(shè)定，NC程序中通過對(duì)變量$A_D B W [xx]進(jìn)行編程即可使用P L C中的變量。

3.工作過程

通過龍門機(jī)械手自動(dòng)輸送零件，極大提髙了設(shè)備的自動(dòng)化程度，該加工中心生產(chǎn)節(jié)拍小于1.2min(包含機(jī)械手上下料時(shí)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(jìn)行測(cè)量，測(cè)量得到主軸頸1和主軸頸5的幾何軸線，測(cè)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(jī)械手將工件從S t01輸送到S t0 2工位進(jìn)行測(cè)量。