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        數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線應(yīng)用分析

        2018-08-03 01:49:42吳義榮
        機電工程技術(shù) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:拉網(wǎng)神龍缸體

        盧 勇,吳義榮

        (1.廣州數(shù)控信息科技有限公司,廣東廣州 510530;2.中山市拓普康自控設(shè)備技術(shù)有限公司,廣東中山 528437)

        0 前言

        數(shù)控珩磨自動加工線是大型汽車生產(chǎn)廠家普遍使用的珩磨加工制造設(shè)備,汽車生產(chǎn)廠家和普通缸體加工企業(yè)不同,汽車廠家的生產(chǎn)車間往往都具備較高的自動化程度,各加工工序都能夠通過自動化輔助設(shè)備進(jìn)行加工對接,因此,加工設(shè)備往往選擇具有高度自動化程度,且能夠完成多道加工工序的復(fù)合加工設(shè)備。作為汽車發(fā)動機缸體加工的必備設(shè)備,汽車廠家對數(shù)控珩磨機床的加工效率、加工精度以及自動化可集成度要求更高,以便于將設(shè)備集成到整個生產(chǎn)車間的自動化系統(tǒng)中,滿足較高的自動化加工要求,因此汽車廠家往往選擇能夠完成復(fù)合珩磨加工的數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線,最常見的數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線往往具備四個珩磨軸,以完成粗珩以及精珩加工,同時具備和前、后工序進(jìn)行自動化對接的信號接口。

        1 國內(nèi)數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線現(xiàn)狀

        當(dāng)前國內(nèi)汽車廠家的數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線主要由德國Gehring和Nagel兩家公司提供,這兩家公司的單軸和雙軸數(shù)控珩磨機床占據(jù)了國內(nèi)珩磨機床的絕大部分市場,國內(nèi)廠家僅能生產(chǎn)部分中低檔珩磨機床,市場占有率較小。而更復(fù)雜的數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線則由這兩家公司壟斷,很少有其他品牌的同類產(chǎn)品。為了詳細(xì)了解當(dāng)前國內(nèi)數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線的應(yīng)用現(xiàn)狀,筆者近期到神龍汽車有限公司襄陽工廠(以下簡稱“神龍汽車”)進(jìn)行了實地考察,走訪了“神龍汽車”發(fā)動機缸體生產(chǎn)車間,現(xiàn)場了解了該公司使用的數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線,對機床整體結(jié)構(gòu)配置和加工工藝有了較深的理解。“神龍汽車”的發(fā)動機缸體數(shù)控珩磨機床生產(chǎn)線主要完成缸體的自動送料、珩前檢測、粗珩加工、精珩加工、珩后檢測及翻轉(zhuǎn)倒液等工序,有三條類似數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線,均為進(jìn)口設(shè)備。

        第一條:法國產(chǎn)珩磨自動線,如圖1所示,其配置見表1。

        圖1 “神龍汽車”法國產(chǎn)珩磨自動生產(chǎn)線

        表1 法國產(chǎn)珩磨自動線配置

        該數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線為“神龍汽車”早期進(jìn)口的法國設(shè)備,由工業(yè)PC控制,四珩磨軸同步加工,在線實時測量[1-2]。采用滾道輸送,珩前通過I/O信號和送料小車進(jìn)行信號交互,以實現(xiàn)自動上料。翻轉(zhuǎn)倒水為整個自動加工線的最后一個環(huán)節(jié),翻轉(zhuǎn)工序完成后,清除缸體積液,然后通過滾道輸送到下一工序的對接滾道輸送帶上。

        第二條:德國產(chǎn)Gehring珩磨自動線,如圖2所示,其配置見表2。

        圖2 “神龍汽車”進(jìn)口德國格林珩磨自動線

        表2 德國格林珩磨自動線配置

        此條珩磨自動生產(chǎn)線為“神龍汽車”近年進(jìn)口的德國Gehring珩磨機床,復(fù)合珩磨加工,采用德國STOTZ量儀進(jìn)行在線測量,量儀信號直接通過總線與控制器連接,加工效率高,珩磨工件能達(dá)到較高精度。上料和送料均采用滾道傳送,利用I/O信號和自動送料設(shè)備連接,以集成到整個車間自動化系統(tǒng)。

        第三條:德國產(chǎn)Nagel珩磨自動生產(chǎn)線,如圖3所示,其配置見表3。

        圖3 “神龍汽車”進(jìn)口德國納格爾珩磨自動線

        表3 德國納格爾珩磨自動線配置

        此型號數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線為“神龍汽車”近期從德國Nagel公司進(jìn)口,能完成珩磨復(fù)合加工,采用JENOP?TIK HOMMEL公司量儀,量儀信號直接通過電流信號與控制器連接,進(jìn)行珩磨自動在線測量。上下料同樣采用滾道傳送,通過I/O信號與送料設(shè)備連接,以集成到整個車間自動化系統(tǒng)。

        2 應(yīng)用分析

        上述三類數(shù)控珩磨自動生產(chǎn)線均為復(fù)合珩磨加工機床,可完成珩前檢測、自動珩磨加工、在線檢測、珩后加工以及珩后翻轉(zhuǎn)倒水等加工工藝,通常用于如圖4所示的發(fā)動機缸體加工,通過分析總結(jié),控制功能可以分解為以下幾類。

        (1)自動上下料

        自動上下料采用滾道和其他輸送設(shè)備銜接,送料通過PLC信號和送料AGV小車進(jìn)行交互,實現(xiàn)珩磨自動線和外部輸送設(shè)備的對接。下料也采用滾道,珩后檢測正常后直接利用滾道輸送到下一加工工位,各工序連接均用I/O信號進(jìn)行控制,從而實現(xiàn)珩磨自動生產(chǎn)線和整個車間自動化系統(tǒng)的對接。

        圖4 珩磨自動線主要加工的四孔缸體

        (2)珩前檢測

        珩前檢測的目的是為防止前道工序加工異常,缸孔直徑偏小,導(dǎo)致珩磨加工過程中拉傷磨頭砂條或者孔徑過小撞壞磨頭。因此在缸孔珩磨加工之前,必須采用通止規(guī)進(jìn)行缸孔測量,若發(fā)現(xiàn)不合格件則立即報警處理。

        通止規(guī)上下運動檢測缸孔通常用伺服軸進(jìn)行控制,檢測軸上安裝傳感器,當(dāng)通止規(guī)控制軸向下運動檢測缸孔時,如果缸孔孔徑過小,檢測到信號,則運動軸立即返向回到原位。

        (3)粗珩加工

        粗珩單元用來對缸孔進(jìn)行粗珩加工,此道工序主要進(jìn)行缸孔去量操作,加工效率直接決定了整個自動線的加工效率,因此該工序采用高速往復(fù),砂條高壓力膨脹進(jìn)行加工,通常此工序采用單進(jìn)給,即一組砂條。在珩磨加工中根據(jù)要求的孔徑尺寸,量儀實時檢測,完成自動測量加工動作。

        粗珩往復(fù)軸由伺服軸控制,主軸旋轉(zhuǎn)可由變頻器控制或者伺服主軸控制,當(dāng)選擇變頻器控制或者伺服主軸的速度方式時,主軸可達(dá)到持續(xù)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速,測量效果更佳。磨頭砂條膨脹可由液壓系統(tǒng)或者伺服進(jìn)給軸控制[8]。

        (4)精珩加工

        精珩單元用來完成粗珩加工后的精加工工序,通常分為拉網(wǎng)和平頂加工兩道工序,每道工序完成不同的加工要求,因此采用雙進(jìn)給磨頭,拉網(wǎng)砂條和平頂砂條分別控制,當(dāng)選擇拉網(wǎng)珩磨時,拉網(wǎng)砂條膨脹,完成珩磨加工,缸孔溝槽深度、網(wǎng)紋形狀均由此工序完成;平頂珩磨時,平頂砂條膨脹,此工序主要完成拉網(wǎng)后的缸孔表面處理,消除拉網(wǎng)產(chǎn)生的尖峰,改善溝槽性能。拉網(wǎng)和平頂?shù)募庸ば阅苤苯記Q定了發(fā)動機缸體的排放性能和使用壽命,屬于珩磨加工中的最核心工藝。

        同粗珩單元一樣,拉網(wǎng)珩磨加工中,量儀實時檢測缸體孔徑,完成自動測量加工動作。平頂珩磨加工中,通常使用時間控制,往復(fù)若干時間,削平溝槽尖峰即可。

        拉網(wǎng)和平頂加工時,往復(fù)軸由伺服軸控制,主軸旋轉(zhuǎn)可由變頻器控制或者伺服主軸控制,當(dāng)使用伺服主軸的位置方式進(jìn)行控制時,珩磨往復(fù)軸可以和旋轉(zhuǎn)主軸依據(jù)網(wǎng)紋夾角、往復(fù)速度等構(gòu)成插補控制,以得到更高質(zhì)量的網(wǎng)紋。磨頭砂條膨脹可由液壓系統(tǒng)或者伺服進(jìn)給軸控制,對于加工薄壁缸套以及為了達(dá)到更優(yōu)指標(biāo)的網(wǎng)紋溝槽,伺服進(jìn)給軸控制砂條膨脹更具優(yōu)勢。

        圖5 ETAMIC量儀的屏顯內(nèi)容

        (5)珩后測量

        缸體經(jīng)過精珩單元的加工后,水平輸送到珩后測量單位,由專用珩后測量計算機對缸體進(jìn)行測量,同時將測量結(jié)果顯示在珩后計算機上。

        整個珩后測量控制過程中,珩后測頭裝配在珩后伺服軸上,珩后伺服軸由珩磨控制器控制,珩后測量計算機的測量啟動信號由珩磨控制器發(fā)出,珩后測量結(jié)果以合格或者不合格的形式,通過I/O信號發(fā)送給珩磨控制系統(tǒng),詳細(xì)的測量數(shù)據(jù)在珩后測量計算機上顯示并存儲。

        (6)翻轉(zhuǎn)倒水

        此道工序主要起清潔作用,缸體經(jīng)過粗珩、精珩之后,缸孔中留有大量的珩磨液,翻轉(zhuǎn)倒水工序需要將缸體多點傾倒,將缸體殘留的珩磨液倒出。

        3 總結(jié)

        以上詳細(xì)介紹了國內(nèi)使用的進(jìn)口珩磨自動線的應(yīng)用情況,根據(jù)加工工藝進(jìn)行了功能分解,可供國內(nèi)相關(guān)人士在研發(fā)珩磨自動線時參考。

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