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曲轴加工机床控制系统 沈阳机床 集团 成套设备有 限责任公 司 辽 宁1 1 0 1 4 2 孙晓坤潘文龙李泽宇 在很多 曲轴生产 中，大部分 的曲轴油孔加工仍 然沿用很原 始的加] 一 工艺，而现在很多生产高档发 动机的厂家都要求 曲轴生产厂家用数控机床加工 曲 轴油孔 ，采用摇臂钻床加工曲轴油孔 的公 司不在其 购买范围之 内，这就给现在的曲轴公司提 出一个非 常严肃的问题。以前的油孔加丁数控设备大部分由 国外生产 ，价格 昂贵，大约在 2 0 0万美元 左右，维 护困难。如利用国内资源 ，生产一种成本低、效率 高 、质量好的设备来替代 国外设备 ，一方面填补 国 内空白，另一方面则可提高国内曲轴产品在市场的 竞争力 ，降低产品的成本。 1 ．原理及结构 基于以上原 因，我们经过摸索 以及 多次试验， 终于研制 r一款新型的曲轴油孑 L 加工设备，获得成 功。经过比较 国内外数控系统，我们选择西门子公 司生产的 S I E ME N S 8 0 2 D S L系统来实现 ，因为这套系 统可以实现 6轴 4联动。 附图所示为本设备由数控 系统 、液压单元 、测 量装置 、转塔部分 、运屑单元及冷却系统等组成。 1 ． 轴电动机2 ． C轴电动机3 B轴电动机 4 ． Z轴电动机5 ．主电动机6 ． 1 轴电动机7 刀塔 数控系统 由 轴 、】 ， 轴 、z轴 、B轴 、C轴以及 主轴组成，可实现其中任意四轴联动。系统 主要配 置如下操作 站部分选用 8 0 2 D s I T ／ M P u s 、8 0 2 D 7 8 ； 耋 参 磊 净 加 s L机床控制面板以及 8 0 2 D S L用 C N C键盘等。 电源箱内采用数字输入输出模块，7 2点输入／ 4 8点 输 出 、S I N A MI C S调 节 型 电 源 模块 、S I N A MI C S 调节型电源模块 1 6 k W 配套使用的电源电抗器 ；带 8 0 0 W 电阻、S I N AM I C S双轴用电动机模块，25 A ／ 2 ． 7 k W，内部冷却；S I N A MI C S双轴用电动机模块 ，2 9 A ／ d ． 8 k W，内部冷却；S I N A MI C S双轴用 电动机 模块 ，2l 8 A ／ 9 ． 7 k W，内部冷却。 数控机床所需要 的伺服轴为D R I V EC L i Q接 口，额 定 转 速 3 0 0 0 r ／ m i n ，增 量 编 码 器 s i n ／ c o s 1 V p p 2 0 4 8线／ r ，防护 等级 I P 6 5 ，驱 动 端 防护 等级 1 1 6 7 ，灰黑色喷漆 ，光轴 ， 6 N11 “I ，不带抱闸，2台 份；D R I V E C L i Q接 口，额定转速3 0 0 0 r ／ m i n ，增量编 码器 s i n ／ c o s 1 V p p 2 0 4 8幺 戋 ／ r ，带抱闸，1台份以及主轴 电动机。其中 、C 轴为旋转轴， 、y 、 Z为直线轴。 液压单元 采用 博 世 力土 乐生 产 的 液压 系 统。系 统上包括 曰轴的转位锁紧阀、转塔 的伸 出退 回阀、 转塔的锁紧阀、C轴的转位锁紧阀、顶尖伸缩以及卡 盘夹紧等。 测量装置采用意大利生产的马波斯测量 系统。 在此系列机床中，我们还尝试采用无线 电高频发射 测量装置 E 8 6 N系统。此系统安装方便 ，编程简单， 在 以往 的调试过程 中获得客户好 评。 转塔采用德国肖特公司生产的皇冠型转塔，6个 工位，换刀速度为 2 s 。在转塔的调试过程中需要编 辑 T B程序以方便转塔工位的切换，T B程序如下 P ROC TB S AVE D1 S P L OF S BL OF I EF RE AL T MP1 ， T M17 2 DEF I NT T OOL _ N F OOL N S C T 1 1 “’ T O O I 一 N 0A N D T O O L N0 AN DR 2 o o3 A N D T O O L NR 2 0 0 G O T O F F F F F I F T MP 1 R 2 0 0 G O T O F F F F F I F T MPI 3 GOT OF HHHH T MP l6 一TMPl HHHH T MP 2T MP1 f一6 0 GO TOF EE EE F F F F I F T MPI 3 GOT OF GGGG TMP 16一TMP I GGGG TMP 2 TMPI 6 0 EEE E R 2 0 00 S P O SI C T MP 2 END1 T TOOL N R2 0 oT OOL N S T 0PRE M4 1 FI NE RET 通过 T B程序内的逻辑和报警来保证工位的切换 正确以及出错后对机床的保护 ，通过修改 R参数来 修正错误T位号。 冷却系统采用意大利 D R O P S A生产的 MK D双文 丘里气 油两 相微量润 滑装 置 ，既 经济 又环保 。 2 ．应 用 1 具体动作数控系统 内部有编辑完毕的梯 形图来保证机床动作 ，并有 P L C逻辑上的互锁来保 证机床动作 的安全。然后通过 N C界面编辑的加工程 序处理 ，工件经过物料线机械手 自动去取料 ，此时 机床防护门确定打 开 此 处需增加 必要 的检测点 然后 机械 手 自动 上料 。 上料结束后，检测机械手是否退 出机床防护门 移动的范 围，然后机床防护 门开始关闭。注意此处 所谈到的机械手并不归属于机床伺服轴之列 ，所以 选用什么样的机械手也是一个重要环节。我们采用 独立伺服控制的机械手 ，而后通过数个信号来形成 机床与机械手之间的通信 ，完成联动 ，同时也需要 这些信号来保证机 械手与机 床之间 的互 锁。再则 ， 顶尖顶紧，卡盘夹 紧，完成动作之后 ，通过 C轴转 动来完成测量装置对工件的自动在线测量。 测量结束后，通过数模转化将工件 的位置输入 控制系统内，而后 C轴转动到需要加工的角度锁紧。 钻直油孔时 ，B轴垂直不动，此时 口轴 由液压锁紧 来防止因为加工过程 中的振动导致角度不准。 、y 轴行至需要加工的位置，z轴向负方向进给，直至工 艺需要的位置，随后进行多个直油孔的钻削。直油 孔加工完毕后，z轴退回安全位置然后进行转塔工位 的切换。z轴向前进给，转到要加工的转斜油孑 L 时， B轴转 到 加 工 角 度 锁 紧 ， 、y轴走 到 要 加 工 位 置 ， 然后重复上述动作。 2 刀塔刀具布局 第一把刀在钻孔位置铣一 个小平面 ；第二把刀为引导钻 ，在小平面上引出一 个／ J , L 可起 到钻磨套的作用 ；第三把刀为小钻头进 行钻小油孑 L ；第 四把刀为大钻头进行钻大油孔 第 五把 刀为 小 倒 角刀 ，进 行 小 油 孑 L 加工 后 的倒 角 ；第 六把刀为大倒角刀。 3 ．结语 本 台加工设备采用西门子新一代数控系统 ，采 用高速换刀的刀塔 ，换刀时间比刀库式总体节省 了 3 mi n ，大大提高 了节拍。一次装夹 ，所有工序加工 全部完成 ，零件尺寸一致性及精度大大提高。减少 了人工 成本 和操 作误 差 ，成 品率 和一致性 提高 。 MW 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 3 0 一 纪 ， l S 争 磊 工 。 冷 I ⋯ 置 墨 魍 7 9 Www． m e t o l wo r l o nEl Y ． U ． C om