雷志偉，張?zhí)稞?，宮 哲

（河北省自動化研究所，河北 石家莊 050081）

0 引言

鑄件在生產(chǎn)過程中，澆口、合模等處會產(chǎn)生飛邊或毛刺，影響產(chǎn)品的質量和性能，合格鑄件要求對出現(xiàn)的飛邊和毛刺等進行清理修復。我國是鑄造大國，但在此環(huán)節(jié)機械化和自動化程度不高，存在著工作效率低、勞動強度大、作業(yè)環(huán)境污染嚴重、安全隱患大等問題。因此，在吸收國外先進經(jīng)驗的基礎上，本文針對國內企業(yè)規(guī)模小、生產(chǎn)環(huán)境差、產(chǎn)品種類繁多等情況，對精鑄件自動打磨進行了深入研究并提出解決方案。

1 多工位精密鑄件自動打磨系統(tǒng)結構及工作原理

多工位精密鑄件自動打磨系統(tǒng)采用銑削方式去除精鑄件上的澆口和飛邊，系統(tǒng)包括1個出入料工位和3個加工位共4個工位。3個加工位分別對應3組銑削裝置，每組銑削裝置完成當前工位上工件的部分處理，工件行走完一個過程，完成整個工件的打磨處理。該系統(tǒng)整體結構如圖1所示。

圖1 多工位精密鑄件自動打磨系統(tǒng)整體結構示意圖

工件放在胎具上，按下“啟動”按鈕，由無桿氣缸帶動小車和胎具實現(xiàn)工件從前一工位送入下一工位的動作，移位過程中通過定位槽的限位作用確保工件穩(wěn)定在單自由度胎具內，以保證工件準確到達指定工位。工件運轉到各工位后通過3組下壓氣缸帶動壓緊裝置實現(xiàn)工件的壓緊動作，同時胎具上的定位銷壓入定位孔中，實現(xiàn)工件以及胎具的定位，保證工件的清理精度。采用伺服電機控制動力頭實現(xiàn)刀具的準確定位，建立坐標系，通過X軸和Y軸聯(lián)動，精確控制刀具運行軌跡，完成對工件的去毛刺處理。處理完成后，3組銑削裝置撤回到等待位，壓緊氣缸抬起，工件在小車上彈簧的作用下撤出定位槽，完成一個工作循環(huán)動作。

2 機械設計

一個工位的機械部分主要由架體、壓緊裝置、銑削裝置、移位裝置和移位小車等組成，如圖2所示。

圖2 一個工位的機械結構圖

壓緊裝置：3個工位分別有對應的3套壓緊裝置，壓緊裝置由氣缸和壓緊桿組成，氣缸動作時，壓緊桿壓緊工件。

銑削裝置：銑削裝置由兩軸伺服帶動的滑臺模組和由三相異步電機帶動的動力頭和刀具組成。當小車定位在各工位后，由3組兩軸伺服帶動滑臺模組完成刀具的準確定位，進而由刀具完成對3個工位上工件的加工處理。銑削裝置結構如圖3所示。

移位裝置：移位裝置如圖4所示，采用“回”字移位軌道，在“回”字軌道上放置4個移位小車。當完成當前加工后，取下出入料工位上已經(jīng)加工好的工件，放入待處理工件，按下“啟動”按鈕，4個工位的推桿氣缸同時伸出，伸出到位后4個無桿氣缸同時動作，在推桿的作用下，將4個小車同時進行工位轉換。

移位小車：為實現(xiàn)多工位準確定位，設計了可下壓定位的移位小車，如圖5所示。將工件放入小車上的胎具后，通過下壓氣缸動作，壓到工件上，下壓彈簧收縮，工件和胎具下降，定位銷插入“回”字軌道的定位槽中，完成工件的準確定位。

圖3 銑削裝置結構

圖4 移位裝置

圖5 移位小車

3 程序設計

根據(jù)不同的運行功能設計不同的程序塊，完成系統(tǒng)程序的模塊化設計。伺服的定位主要使用臺達EH3系列PLC中雙軸絕對點對點運動、雙軸相對點對點運動、雙軸相對位置圓弧插補等指令，通過對銑刀運行軌跡的編程完成工件毛刺的銑削過程。

建立坐標系，分別對工件在不同工位需打磨的輪廓軌跡進行編程，工件在不同工位完成不同部位的打磨加工。

通過絕對定位將動力頭定位在工件打磨入口位，由工件的外輪廓加上打磨刀具的半徑，得出動力頭由初始位依次行走的相對定位距離，得出3個動力頭的行走軌跡所對應的X軸和Y軸行走距離，以此作為編程依據(jù)。本文以某工件為例，工件打磨軌跡俯視圖如圖6所示。1工位打磨工件毛刺和澆口，選用較大直徑的刀具，打磨軌跡由A點到B點。2工位打磨工件飛邊毛刺，選用較小直徑刀具，打磨軌跡由C點到D點。3工位和2工位對稱。3個工位同時動作分別按照各自的打磨軌跡完成對工件輪廓的打磨處理。

圖6 工件打磨軌跡

4 人機交互設計

人機交互采用MCGS觸摸屏進行設計，分為主窗口、手動操作窗口、參數(shù)調整窗口、報警記錄等，分別滿足不同情況下的操作要求。通過在觸屏上選擇不同的產(chǎn)品型號，完成不同型號產(chǎn)品的銑削打磨。人機交互主窗口如圖7所示。

圖7 人機交互主窗口

5 結語

采用多工位定位打磨精密鑄件提高了打磨效率，減少了打磨粉塵和噪聲對環(huán)境的污染，為精鑄件的去澆口和飛邊提供了新的方式和方法。