840D系统CRIP标准循环在曲轴磨床上的应用.pdf

精密制造与自动化 2016年第3期 36 840D 系统 CRIP 标准循环在曲轴磨床上的应用 刘开娣（上海机床厂有限公司 上海 200093）摘 要 通过充分利用信息物理融合系统，使制造业向数字制造转型，制造业需要转型升级，除了要依靠先进的信息技术，更重要的还是提高制造业企业的创新能力和业务模式，从根本上改变自身在经济产业链当中的地位，从而提高整体效益。产业化程度的加速，产业结构的调整和升级，数控技术在现代企业中大量应用，使制造业朝着数字化的方向迈进。数控系统采用计算机控制技术，由软件来实现部分或全部的功能，具有良好的柔性，通过软件很容易改变或扩展其功能，以适应各类数控机床和特殊工件的要求，也为柔性制造系统奠定了基础。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。CRIP 标准循环在曲轴磨床中的应用，能够一次装夹完成曲轴连杆颈、主轴颈多段加工，提高加工的精度，提高生产效率。关键词 西门子 840D 曲轴 CRIP 标准循环 加工程序 曲轴是发动机中最重要的五大部件之一。曲轴承受连杆传来的力，同时将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件协同工作。曲轴受到自重旋转产生的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，加上长时间高速运转。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。传统工艺方法加工曲轴很难保证零件的质量，曲轴连杆颈磨削加工虽然已经广泛采用数控控制曲轴磨床，由于技术等因素仍然使用偏心夹具式加工曲轴连杆颈，通常配备砂轮自动动平衡装置、中心架自动跟踪装置、自动测量装置、砂轮自动修整装置、恒线速度等功能要求，以力求磨削质量的稳定。随着数控系统在曲轴磨床上的深入应用，采用切点跟踪磨削技术研制高速、高效和高精度的数控曲轴磨床，已成为曲轴磨削加工总体技术发展的趋势。目前，曲轴磨床高精设备主要依赖进口，要改变现状，主要靠创新靠技术进步。切点跟踪磨削连杆颈技术，是通过砂轮架进给轴与工件回转轴及在线检测进行数控联动的全闭环控制，达到一次装夹可以连续磨削不同相位的连杆颈和多主轴颈及其他轴颈，减少多次装夹造成的精 度误差，缩短加工辅助时间，彻底解决传统偏心夹具式曲轴度误差，磨床加工柔性差、调整复杂、加工精度难以控制的缺点。曲轴连杆颈切点跟踪磨削运动，砂轮与连杆颈的相对运动关系同普通外圆磨床砂轮与工件的相对运动关系相同，但是相对工件两者磨削点的运动不相同，普通外圆磨床工件匀速转动，相对工件磨削点的运动也是匀速的，切削加工时，工件表面加工精度易于控制，而在切点跟踪磨削加工中，相对工件磨削点的运动是复杂的曲线，为了保证加工精度，工件做非匀速转动，砂轮跟踪工件往复变速运动，连杆颈所在的位置与砂轮架的位置共同决定表面加工精度。1 1 西门子西门子 840D840D 数控数控 1 1.1 .1 西门子西门子 840D840D 数控系统概述数控系统概述 西门子 840D 数控系统在机床行业中应用十分广泛，数控系统具有开放式结构，主要由三部分组成，驱动单元、PLC 模块、人机交互接口 HMI。系统功能强大，适合于各种复杂高精度机床的控制系统，数控系统通过输入零件程序及控制参数等，将指令代码解译成计算机能够识别的数据形式，同时 制造业信息化 刘开娣 840D 系统 CRIP 标准循环在曲轴磨床上的应用 37 处理刀具补偿和进给速度，按照零件程序执行插补任务，加工零件，系统除了基本的 CNC 指令，还具有许多高级功能，其中重要的有样条曲线插补、多项式插补功能、动态预先控制功能，这些高级插补功能使得加工表面精度更高，同时又能保证很大的进给速度。PLC 对 I/O 信号处理，控制机床完成规定动作，显示单元将操作者需要的机床信息直观的显示出来，方便控制机床和诊断机床的状态，西门子 840D 数控系统有较高的工作速度，能够迅速进行复杂信息、数据的处理与计算，适应机床加工的高效要求。系统采用数字闭环驱动控制、驱动控制器及功能部件用模块化设计，最多可控制 31 根轴、10 个通道、DIN 标准程序和高级语言程序数控编译，适合于智能加工工艺要求较高的场合。系统有较高的工作可靠性，能够长期连续工作而不出现故障；系统具有良好的开放性，使其功能的修改、扩充、适应性，即功能的开发与升级能方便的实现，符合机床生产厂的需求。1.2 1.2 西门子西门子 840D840D 数控系统组成数控系统组成 840D 数控系统主要由数控控制 NCU 及驱动单元 Drives 部分、逻辑控制 PLC 模块部分、显示操作人机交互接口 HMI 三部分组成。数控控制 NCU 及驱动单元 Drives 部分是