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        摘要：曲軸作為發(fā)動機的核心部件，其加工精度及表面粗糙度的要求非常高，在曲軸全部加工完成后，需要對曲軸進行拋光處理。通過三菱M70系統(tǒng)在天潤曲軸公司CA03曲軸加工生產(chǎn)線中曲軸砂帶拋光機上的應用，積累了在曲軸關鍵加工設備上應用的成功經(jīng)驗。

        關鍵詞：曲軸拋光機 三菱M70系統(tǒng) C軸控制 PLC軸控制
 
        天潤曲軸有限公司是以發(fā)動機曲軸為主導產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，擁有生產(chǎn)設備1 130臺，其中金切設備790臺和高精尖設備125臺。擁有年產(chǎn)50萬支曲軸毛坯的德國KW鑄造生產(chǎn)線、15萬支曲軸的德國Beche鍛造生產(chǎn)線、奧地利氣體軟氮化曲軸生產(chǎn)線和德國轎車曲軸生產(chǎn)線，以及由美國、意大利、英國、德國等國家高精尖加工與檢測設備組建的具有國際先進水平的重卡、中卡、輕卡、轎車曲軸機加工生產(chǎn)線和脹斷連桿生產(chǎn)線，年產(chǎn)鍛鋼曲軸、球墨鑄鐵曲軸50多萬支。
 
        曲軸砂帶拋光機是專用于曲軸零件外圓表面拋光加工的機床，操作簡便，性能可靠，可適用于不同直徑、長度曲軸的加工。數(shù)控曲軸砂帶拋光機(以下簡稱拋光機)，技術先進，性能完善，調(diào)整方便，適應能力強。拋光機的頭架由兩個電機控制主軸旋轉(zhuǎn)和軸向振動，電機均為伺服控制，可根據(jù)工件材質(zhì)、工件尺寸選擇轉(zhuǎn)速和最佳振頻，滿足拋光加工對表面粗糙度的要求。尾架主軸和拋光頭的前進、后退由液壓驅(qū)動，拋光帶卷帶機構的走帶量根據(jù)工件加工需要可調(diào)整：一個工作循環(huán)可以改善零件表面粗糙度一級以上。筆者以天潤曲軸有限公司cA03曲軸加工生產(chǎn)線中拋光機為基礎，對原有控制系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，采用三菱M70數(shù)控系統(tǒng)，針x,-J-拋光機的工作特性，充分利用M70系統(tǒng)的功能，從而在曲軸關鍵加工設備上積累成功經(jīng)驗。
 
        1、 拋光機的工作流程
 
        1．1 拋光機的結(jié)構
 
        拋光機主要由1撣拋光架、2撐拋光架、拋光帶卷帶裝置、橫架移動軸、擺動軸、主軸、尾架、清洗防護罩、液壓站及其它相應功能部件組成，如圖l所示。

        1．2拋光機的控制T藝及要求
 
        CA03線拋光機為正反轉(zhuǎn)拋光。在加212過程中，曲軸(圖2)先被夾緊，拋光開始時先反轉(zhuǎn)12圈再正轉(zhuǎn)18圈，需要加工的曲軸有12個加工位置：5個主軸頸、4個連桿頸加上大盤、小頭和止推。共需要三次加工，第一次為I、Ⅲ、V主軸和l、3連桿，第二次為Ⅱ、Ⅳ主軸和2、4連桿，第三次為大盤、小頭和止推。在實際控制中，在拋光架將連桿頸夾緊的時候．需要曲軸旋轉(zhuǎn)一定的角度才允許被拋光架夾緊．不然會造成拋光帶被擠斷的危險。圖3所示為曲軸拋光的整個工作流程。
    
       
    
      
     
        2、系統(tǒng)的選型
 
        根據(jù)拋光機的工藝流程，在系統(tǒng)選型時需要滿足實際工作的需要。選型時需要注意以下幾點。
 
        (1)拋光機主軸能以任意角度定位。由于曲軸構造的特殊性，連桿頸設計時會有角度偏差，一般為180。、120。等，在拋光架將拋光帶夾在連桿頸上時，對連桿頸的位置有嚴格的要求。
 
        (2)擺動軸要獨立運行，在固定位置停止(有檢測開關)。曲軸在拋光過程中，需要曲軸有一定幅度的擺動，以便不留死角。擺動幅度由機械控制，擺動頻率由電機控制。
 
 
        通過對拋光機整個控制工藝的了解及對相應技術難點的分析后，對系統(tǒng)提出了具體的要求。首先，主軸可以進行C軸控制，通過編程控制主軸的角度；其次，系統(tǒng)在運行程序時，需要有能獨立運行的軸；最后，性價比要高。綜合3點要求，選擇三菱M70B數(shù)控系統(tǒng)，具體配置見表1。
    
                                      表1系統(tǒng)配置清單

        3．1 PLC軸的定義
 
        三菱數(shù)控系統(tǒng)中的PLC軸是指該軸的運行模式、運行速度、運行位置、啟動指令等的控制完全由PLC程序控制，不同于伺服軸直接由加工程序控制[1]。對NC伺服軸而言，PLC軸是相對獨立的。
 
        3．2擺動軸的控制方式
 
        擺動軸在控制時，需要獨立于系統(tǒng)被單獨控制，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的性能，擺動軸采用PLC軸形式進行控制。由于擺動軸的往復控制由機械完成，只要控制電機按照規(guī)定的速度進行旋轉(zhuǎn)．所以對于PLC軸的控制方式，可以固定為寸動正方向模式，運行速度由PLC常數(shù)#18003(對應PLC地址為R7504／R7505)設定㈨，通過M82／M83指令控制擺動電機的啟停。具體PLC控制程序如圖4、圖5所示[“]。 
 
        3、擺動軸的控制
 
        3．1 PLC軸的定義
 
        三菱數(shù)控系統(tǒng)中的PLC軸是指該軸的運行模式、運行速度、運行位置、啟動指令等的控制完全由PLC程序控制，不同于伺服軸直接由加工程序控制[1]。對NC伺服軸而言，PLC軸是相對獨立的。
 
        3．2擺動軸的控制方式
 
        擺動軸在控制時，需要獨立于系統(tǒng)被單獨控制，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的性能，擺動軸采用PLC軸形式進行控制。由于擺動軸的往復控制由機械完成，只要控制電機按照規(guī)定的速度進行旋轉(zhuǎn)．所以對于PLC軸的控制方式，可以固定為寸動正方向模式，運行速度由PLC常數(shù)#18003(對應PLC地址為R7504／R7505)設定㈨，通過M82／M83指令控制擺動電機的啟停。具體PLC控制程序如圖4、圖5所示[“]。

        4、主軸控制
 
        4．1 主軸C軸控制
 
        在實際控制中．由于連桿頸之間存在著角度分布．所以要求在拋光架夾緊連桿頸的時候，需要主軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，使連桿頸與拋光架始終保持良好的吻合，保證拋光的精度。同時，考慮到拋光機加工曲軸的多樣性，不同的曲軸在設計時，連桿頸的分布位置也不同。需要方便使用者進行調(diào)整，所以在主軸定位時，首先考慮主軸進行C軸控制，這樣可以通過數(shù)控編程來完成不同角度的定位需求。為了提高定位精度，在主軸上安裝有同期位置編碼器，進行全閉環(huán)控制。
 
        主軸與C軸控制方式切換，采用M功能來實現(xiàn)，M80功能：主軸、C軸控制有效，M81功能：C軸控制無效。圖6為實現(xiàn)C軸控制的PLC程序∞M]。
 
        4．2主軸拋光圈數(shù)的控制
 
        拋光機在加工過程中，需要進行正反轉(zhuǎn)拋光，同時對拋光的圈數(shù)有要求，通過將C軸設為直線旋轉(zhuǎn)軸，指定#500為拋光速度、#501為正轉(zhuǎn)拋光圈數(shù)、#502為反轉(zhuǎn)拋光圈數(shù)。通過程序計算實現(xiàn)對拋光圈數(shù)的控制慵]。實際加工程序：
 
        91 C01 F#500 c[360．*#501]正轉(zhuǎn)拋光
        1391 C01 F#500 C[一360．*#502]反轉(zhuǎn)拋光

        5、結(jié)束語
 
        (1)通過對拋光機拋光工藝的了解，結(jié)合三菱數(shù)控系統(tǒng)的功能特性，充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的控制功能，利用三菱數(shù)控系統(tǒng)PLC軸、C軸控制功能，滿足客戶對拋光機的特殊需求。
 
        (2)由于拋光機輔助動作較多，使用數(shù)控系統(tǒng)的M輔助功能，使各輔助功能可以單獨輸出，方便調(diào)試。通過加工程序，可以方便地將各輔助功能進行串聯(lián)，達到拋光工藝流程的要求，方便客戶使用。同時，由于M輔助功能相對獨立，可根據(jù)產(chǎn)品的實際加工需求，進行相應的程序修改．可以使一臺機床同時滿足多種曲軸的拋光加工，拓寬了機床的使用范圍。
 
        (3)由于采用數(shù)控系統(tǒng)進行控制，比起原先的PLC控制方式，對操作維護技術人員的要求相對降低，方便客戶進行機床的保養(yǎng)及維護。