复合加工中心在曲轴加工中的运用
伯特利数控 加工中心 钻攻中心
前言：
1. 加工中心结构
动态定心加工中心是一个柔性复合加工加工中心，使用龙门机械手自动上下料，它包含了两个工位，一个加工工位（stol)和一个测量工位（st02)，加工零件为四缸发动机球墨铸铁曲轴。加工中心为全自动控制，曲轴通过一个单臂带两个夹爪的龙门架机械手传送到每一个工位。
加工中心整体为焊接结构床身，带有钻削单元导轨、夹具、测量工位和带旋转臂的龙门机械手，实现铣曲轴两端端面、套铣法兰和小头端外圆，并测量曲轴不平衡量（使用极坐标法标出），同时测量法兰端和小头端面外圆，并根据测量得到的数据，钻曲轴质量中心孔，作为曲轴后续的加工工序基准，此道工序非常重要。
2. 控制系统结构
(1) 加工中心结构。加工中心控制系统主要由测量工位、加工工位和机械手控制二部分组成（见图1)。
测量工位由集成在panelpc877中的插卡式plc控制器(cpu412-2)作为主站，西门子611u驱动和伺服电动机、or24动平衡测量模块连接两个加速计作为从站，直线位移传感器测量轴颈直径和特殊相位传感器确定测量过程中的极坐标零点。所有数据采集到plc中，同步传送到由人机界面i显示和s [01加工工位的数控系统中。
加工工位为sinumerik 840d数控加工中心，配备0p12显示屏和手持控制单元，直线电动机和伺服电动机，完成曲轴定位，质量中心孔定位和钻孔。
龙门机械手控制系统为加工工位数控系统一部分，ncu控制两个simodiive 611d伺服驱动和伺服电动机，完成垂直方向和水平方向定位，旋转及夹紧为气缸控制。
测量得到的不平衡量数据是经过syme软件计算后，不平衡量为极坐标角度和数值，确定工件上孔的数量和位置、钻削深度和工件的极坐标位置。其中，钻削深度的数据通过digital way接近式探测系统获取，该系统可以探测钻头与工件接触的精准位置，保证了钻削深度。
测量工位配备校准样件，样件平衡块上钻孔，配备3个校正用标准配种块，用于不平衡量测量单元的校正和能力验证。
(2) 控制系统原理。数据块结构如图2所示。
由于工件在不同工位之间移动，所以工件状态跟踪必须准确无误，总主控程序中工件跟踪数据块db179包含所有每个工作站工件的状态数据，包括工件类型.工件质量状态、加工是否完成，以及stol的4个数字化位置调整支点相关的尺寸。这些尺寸从st02测量站完成测量生成，并保存于db179.udt142中，其初始数值为〇,编码地址为法兰端调整支点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,小头端调整支点3和支点 1 u, 7) db179.dbw564、db179.dbw566,变量类型为int整形变量。
db179中的两个八位字节块代表两个工作站，从944至947八位字节块代表工作站stol，从948至951八位字节块代表工作站st02。每个数据块由两个部分组成：有关工件（类型、存在与否、合格与否、加工与否等），在udt 170中；有关工件等级（在工作站01、02直至完成工作），在udt 179中。其中，db193辅助跟踪数据块用于实时工件跟踪数据传送；udt142用于测量数值（源自st02发送至st01)。
由工作站02测量的重心失衡度修正值将由工作站s t01的动态定中心（第二步）进行记录，以便进行加工（4个完整数值），其他工作站模式相同。工件状态传输跟踪过程如下：当龙门机械手对工件进行操作时，工件跟踪数据块将首先从工作站记录传送至龙门机械手的夹子，用于夹取工件，并从龙门机械手的夹子传送至工作站stol,用于搁放工件。工件调动命令在fc177中生成。在fc177中发生的调动移位也用于数据跟踪记录（db179),在f c19 3中生成的调动移位用于辅助记录（db193)。工件夹取的数据传送在夹子关闭结束时完成，工件搁放的数据传送在夹子打开结束时完成。在工作站st02两个平面内的重心失衡度的测量后，syme将计算小头端和法兰端的重心失衡度，以便计算出用于动态定中心的4个数字化调位支点定位尺寸的修正值，本尺寸同时也被储存在附件工件跟踪（db193)的udt142的部分中
(db193.dbw88-dbw94)。每个传送步骤，工件跟踪数据都会同步传输，后这些数值在工作站stol被传送至dpr (双口存储器），以便在搁放和紧固工件前定位调位支点。
数据传送至dpr, plc与nc的信息交换只通过dpr进行：所有从p l c输送的变量都在d b17 9中，通过siemens 840d特定系统功能块将f c 21复制到d p r。相反地，所有nc的变量通过$a_d b w [x x]在p l c中写入或读取，dpr的大小由加工中心参数28150设定，nc程序中通过对变量$a_d b w [xx]进行编程即可使用p l c中的变量。
3.工作过程
通过龙门机械手自动输送零件，极大提髙了设备的自动化程度，该加工中心生产节拍小于1.2min(包含机械手上下料时间），工作过程如图3所示。
stol工位上料后，夹紧1、5主轴颈外圆进行测量，测量得到主轴颈1和主轴颈5的几何轴线，测量1、5主轴颈的外圆。铣小头端面和法兰端面，套铣法兰和小头端外圆。龙门机械手将工件从s t01输送到s t0 2工位进行测量。
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动态定心加工中心是一个柔性复合加工加工中心，使用龙门机械手自动上下料，它包含了两个工位，一个加工工位（stol)和一个测量工位（st02)，加工零件为四缸发动机球墨铸铁曲轴。加工中心为全自动控制，曲轴通过一个单臂带两个夹爪的龙门架机械手传送到每一个工位。
加工中心整体为焊接结构床身，带有钻削单元导轨、夹具、测量工位和带旋转臂的龙门机械手，实现铣曲轴两端端面、套铣法兰和小头端外圆，并测量曲轴不平衡量（使用极坐标法标出），同时测量法兰端和小头端面外圆，并根据测量得到的数据，钻曲轴质量中心孔，作为曲轴后续的加工工序基准，此道工序非常重要。
2. 控制系统结构
(1) 加工中心结构。加工中心控制系统主要由测量工位、加工工位和机械手控制二部分组成（见图1)。
测量工位由集成在panelpc877中的插卡式plc控制器(cpu412-2)作为主站，西门子611u驱动和伺服电动机、or24动平衡测量模块连接两个加速计作为从站，直线位移传感器测量轴颈直径和特殊相位传感器确定测量过程中的极坐标零点。所有数据采集到plc中，同步传送到由人机界面i显示和s [01加工工位的数控系统中。
加工工位为sinumerik 840d数控加工中心，配备0p12显示屏和手持控制单元，直线电动机和伺服电动机，完成曲轴定位，质量中心孔定位和钻孔。
龙门机械手控制系统为加工工位数控系统一部分，ncu控制两个simodiive 611d伺服驱动和伺服电动机，完成垂直方向和水平方向定位，旋转及夹紧为气缸控制。
测量得到的不平衡量数据是经过syme软件计算后，不平衡量为极坐标角度和数值，确定工件上孔的数量和位置、钻削深度和工件的极坐标位置。其中，钻削深度的数据通过digital way接近式探测系统获取，该系统可以探测钻头与工件接触的精准位置，保证了钻削深度。
测量工位配备校准样件，样件平衡块上钻孔，配备3个校正用标准配种块，用于不平衡量测量单元的校正和能力验证。
(2) 控制系统原理。数据块结构如图2所示。
由于工件在不同工位之间移动，所以工件状态跟踪必须准确无误，总主控程序中工件跟踪数据块db179包含所有每个工作站工件的状态数据，包括工件类型.工件质量状态、加工是否完成，以及stol的4个数字化位置调整支点相关的尺寸。这些尺寸从st02测量站完成测量生成，并保存于db179.udt142中，其初始数值为〇,编码地址为法兰端调整支点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,小头端调整支点3和支点 1 u, 7) db179.dbw564、db179.dbw566,变量类型为int整形变量。
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