四轴卧式加工中心工作台旋转后坐标系的建立及编程应用.pdf

Ac a d em i c 学术 我国发动机生产中多采用组合机床 自动 线 的形 式加 工缸 体缸 盖，这 在一 定程度 上优 化 了缸 体缸 盖 的加 工 工艺 ，但是 效 果 并不 明显 ，因为 组合 机床 中输 送工件 的过程 是在刚性 自动线 的前提 下实现 的， 其主机是针对被加工零件的某一工序而 专门设计的，这在很大程度上降低了缸 体 缸盖 的生 产效 率。 由于汽 车产 品更 新 速度 快 ，所 以刚性 自动 线生 产工 艺 的不 足愈发 凸显 。为了进一步提 高生产效率， 很 多发达 地 区将 自动线 中的组合 机床 替 换 成加 工 中心， 以加 工 中心 为核 心 的柔 性加工 自动线在现代汽车生产中越来越 显 示 出更大 的优 势 。此 外 ，这 类 以加 工 中心为核 心 的柔性 加工 自动 线还 可 以和 桁架机械手配合使用，桁架机械手能够 在高空中传送零件，可 以直接把被加工 零件 从 一 台机床 输送 到其他 机 床， 既能 实 现工 序 间的运 输功 能 ，又 具备 自动 上 下料功 能，使 得柔 性加 工 自动线 如虎 添 翼 ，大大提高 了生产效率 。 3 凸轮轴 工艺技 术的发展 常见的发动机中采用的凸轮轴是整 体式凸轮轴，一般采用铸造或锻造的方 法然后被切削而成，个别凸轮轴有时直 接采用棒料加工成型。实际生产中为了 确保 整体 式 凸轮轴 的加 工精 度 ，在 铸造 或锻 造 凸轮轴 毛坯件 时往 往会 辅 以一些 后续 的加 工工序 以及 表 面强化 处理 等工 艺 ，如 渗碳 和渗 氮 处理 ，通过 这种 加工 方法 得 到的 凸轮轴 存在 许 多不足 ，如不 能 同时满足 发动机工 作过程 中凸轮 耐磨、 心轴扭转性好等多方面的要求，难 以制 造出排列紧密且又结构紧凑的凸轮轴等。 为 了解 决整体式 凸轮 轴带来 的不便， 装配式凸轮轴应运而生。装配式凸轮轴 作为一种新的内燃机零件，可 以满足汽 车行 业对 零 部件质 量 轻、性 能高 、低排 放的要求，如今越来越多的发动机制造 厂商将装配式凸轮轴制造技术应用于高 性能发动机生产中。装配式凸轮轴是汽 车 工业生 产 中凸轮 轴加 工技 术的优 化和 提 升，是 技术 创新 的成 功 案例 ，在 减轻 发 动机 重量 、减 少 成本 和简 化工 艺流程 方面具 有传统 凸轮轴 制不可 替代 的优势 ， 而 且具 有加 工结构 多样 、整 体刚度 和 强 度高以及可以柔性加工等显著特点。 4 结束语 不 论何 种先进 的制造 工艺 ，只要 是 适 应汽 车工 业 市场发 展 的新技 术，都 必 然 会成 为发 动机 未来 发展 的趋 势。和 国 外 研 究制造 发动 机近 百年 的历 史相 比， 我 国能在十 几年 的时 间里使 发动机 产 量 位 居世 界前 列 已是很 大 的进步 。虽然 一 些发动机技术还掌握在外商手里，但是 我 们相 信在 不久 的将 来， 国内 的汽 车 企 业 也将 会全 面 掌握发 动机 关键 技术 ，逐 渐缩小与 国外先进水平 的差距 。 参考文献： 1 龙建 勇，方学周 装配 式凸轮轴 加 工工艺及 其发展趋 势 J 汽车工 艺， 2 0 1 4 ( 1 2 ) ： 5 7 6 0 2 李凡，张树 礼 发 动机 缸体 缸盖 加工自动线现状及发展趋势 J 汽车生 产 自动化技术 ，2 0 1 4 ( 5 ) ： 3 5 3 7 3 龙 峰， 任 军 海 活 塞 加 工 技 术 现 状 分 析 与 研 究 J 现 代 机 械 ， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 4 8 4 朱 正 德 绿 色 制 造 工 艺 在 汽 车发动机行业的应用 J 先进制造， 2 0 1 4( 6 ) ： 5 6 5 8 四轴卧式加工中心工作 台旋 转后坐标 系的 建立及编程应用 张凤武 张延 ( 2 0 0 0 0 0 上海三一精机有限公司 上海 ) 摘要：以带 B轴四轴 ( X ， Y , Z ， B) 的卧式加工中心为例 ， 配备西门子 8 4 0 D S L 数控系统 ， 当工件未装夹到工作台旋转中心上时 ， 工件旋转一定角度的时候 ， 需要重新确定基准面和工件坐标系 ， 给连续加工带来了诸多不便 ， 为此 ， 本文通过理论推导 ， 找出了 工作台旋转任意角度后工件坐标的转换规律 ， 将其做成固定的宏程序 ， 在加工工件时 ， 可以任意装夹工件 ， 通过一次找出工件的 零点 ， 调用此宏程序 ， 可以实现工作台旋转任意角度后整个加工过程的自动化。 关 键 词 引言 随着 整个 制造 业技 术 的不 断发 展与 进 步，我 国的数 控设 备 的加工 应用 也逐 渐 开始 走 向成 熟，但在 某 些加 工技 术应 用 的细 节方 面还 存在 许 多欠缺 。现 以 我 司工作 台尺 寸为 6 3 0 m m ， 带 B 轴 四轴 ( X ， Y ，Z ，B ) 的卧 式 加 工 中 心 H M 6 3 为 例 ， 介 绍工 作 台旋转 后坐 标 系的 建立及 编程 应 用。该机床 配备 西 门子 8 4 0 D S L数控系 统，工作 台可分度 精度为 1 1 0 0 0度定位， X 、Y 、Z三个轴 的定位精度分别为 0 0 0 5 ， 0 0 0 5 ， 0 0 0 5 ：重复定位精度 。 1 。 旋转工作 台回转中心的确定 工作 台的 回转 中心 ( x ，Z )在整个机 床坐标系下是惟一的 ， 用：C E N T T A B L E X ， C E N T T A B L E Z 表示 两个方 向的回转中心。 a 、X向回转中心 C E N T T A B L E X的确 定 机 床 主轴 装一 标准 检 棒，将 一千 分 表吸在工作 台上 ，( 工作 台此 时为零度 )， 1 7 6 中国机械 M a c n ln e C h i n a 表 针 打在 检 棒在 侧 母 线上 ，上 下移 动 Y 轴 ，记 下最 高示 数 M x ；旋转 工作 台 1 8 0 。 ，上 下移 动 Y轴 ，一直调 整到工作 台在 零度和 1 8 0。时千分表的示数相等。则 X 向的回转中心记为 C E N T T A B L E x = ( M x l + M x 2 ) 2 。 b 、Z向回转 中心 C E N T T A B L E Z的确 定 在 工作 台 的 Z向 中心处 装夹 一块 厚 板 ，在 工作 台为 零度 时 ，精 铣 出厚 板一 面，记下机床 z向坐标值 M 7 ；工作台旋 转 1 8 0。 ，按 照坐 标值 M ，铣另外一面， 测 量板的厚度 ，记为 w 。机床主轴装一标 准检 棒 ( L ) ，慢慢 靠 近精 铣后 的板 ，通 过塞塞尺的方法得出机床的z向坐标值， 记为 M ，塞尺 的厚度 为 0 0 4 ，则 Z向的 回转 中心 C E N T T A B L E Z = M 一W 2一 Ll 一 0 04。 2 回转 工作 台旋转 9 0 。 、1 8 0 坐标 系的建立 工作 台零度 时，记为工件 坐标系 G 5 4 面 ，设此 面一 处 A点为 工件 原 点，工 作 台旋转到 9 O 。，1 8 0 。时，工件 原点 A的 机械 坐标 值记 为 0 5 5 ，G 5 6 。应用 回转 工 作 台中心 C E N T T A B L E X ， C E N T T A B L E Z ， 零 度 面 G 5 4的 x ，Z机 械 坐 标 值 6 5 4 ， G 5 4 ， A点在 各面的机械 坐标 为： ( 1 )工 作 台旋 转 9 O 。，G 5 5面 x ， z 机械坐标值 ： G55 = CE NT T AB LE X CE NT TA BL E Z+ G5 4z G55 =C ENT T ABLE Z +CEN T TABL E X G5 4x ( 2 )工作 台旋转 1 8 0 。 ，G 5 6面 x ， z 机械坐标值： G 56 x =2 * CE NT T AB LE X G5 4x G 56 z =2 * CE NT T AB LE Z G5 4z 3 宏程序介绍 宏 程 序 命 名 为 T B ，括 号 里 四 个 数 值 分 别 对 应 四个 变 量 值 R E A L O F F S E T WI D E， R E AL A B， R E A L AC， R E A L A D ， 也表 示所 调用 变量 的 多少可 以增 加 或减少 。 宏程序 ： P R O C T B ( R E A L OFFS ET WI DE， REA L A B， R E A L A C， R E A L A D ) A C T B L O C N O S AV E DEFRALG54x ，G54Y ，G54z ， 一G55_X，一 G5 5 一 Y， 一G55一Z ， _ G 5 6 一 X ， 一 G 5 6 Y ， 一 G 5 6 一 Z ， 一 G 57 一X， G5 7 一Y，一G5 7一Z， CE NTTABLE X ， C E N T T A B L E Y ， C E N T TA BL E Z CE NT TABLE X=一553396， CENT T A B L E Z 一5 4 3 9 9 ；X ，Z向 的工 作 台 回 转 中心坐标值 G 5 4 x = $ P U I F R 1 ， X ， T R ；第 一 次对 刀 时， 即A点 x ，Y ，z值存入 代表 G 5 4 的系统参数表 ： G 5 4 = $ P U I F R 1 ， Y ， T R ； G 5 4 = $ P U I F R 1 ， Z ， T R ； 旋转 9 0 。后，由零度面 A点坐标值 转换 为 9 O 。面 B点坐标值 一 G55 一 X =C ENT T ABL E X C ENTT ABL E Z+ 一G5 4一 Z - 一O F F S E T W I D E 2 ； O F F S E T W I D E 2表 示在 x向偏 移 的 一 个 宽度 量 B 2值 _ G 5 5 一 Z ： C E N T T A B L E Z G 5 4 x+ C E N T TA BL E X十 一A B； A B表示在 z向偏移的一个量 M值 $ P _ U I F R 2 ， X ， T R =_G 55一x ；B点坐标 值存入代表 G 5 5的系统参数表中 $ P _ U I F R 2 ， Y ， T R =G 5 4 Y ； $ P _ U I F R 2 ， Z ， T R =_G 55一Z； 旋转 1 8 0 。后 ，由零度 面 A点坐标值 转换为 1 8 0 。面 C点坐标值 一G 5 6一X = 2 * C E N T T A B L E X o 5 4 x一 一 A D ； A D 表示在 x向需偏移的一个量 s 值一G56一Z：2* CENT T ABLEZ G54z +一 O F F S E T W I D E ； O F F S E T W I D E表 示Z向 偏移一个量 B值 Ac a d e m i c 学术 S P U I F R 3 ， X ， T R =_ G 5 6 一X ；C点坐标 值存入代表 G 5 6的系统参数表 中 $ P _ U I F R 3 ， Y ， T R =G 5 4 $ P U I F R 3 ， z ， T R ：一G 56一z 4 结论 ( 1 )本文 结合实 际操 作情况 ，给 出 了测量 旋转工作 台回转 中心坐标 的方法 ， 并给 出了测量结果的验证方法 。 ( 2 )给 出了回转工作台旋转 9 O 。 、 1 8 0 。 ， 以及 工作 台旋 转任 意角 度后 坐标 系的建立的方法，并且详细的介绍 了所 用 的宏程序及编程应用 。 参考文 献： 1 陈海珠 ，编著 数控铣 削加 工宏 程序及 应用 实例 M 北京 ：机 械工业 出 版社 ，2 0 0 6 2 周济 ，周艳虹 ，编 著 数控加 工 技术 M 北京：国防工业 出版设 ，2 0 0 2 矿井智能化排水泵系统研究 朱发和 董京阁 金明明 ( 2 3 5 0 0 0 淮北矿业 集团杨柳 煤矿机 电科 ) 摘要： 为处理传统人工手动排水系统在矿井排水的过程中排水能力小 ， 自动排放程度低 ， 操作管理繁杂与应急能力不高等问题。 研究并设计了矿井中智能化排水泵自动化排水系统 ， 它是通过各种传感器收集水仓水位信息。水泵配套设备工况信息后 ， 进行逻 辑运算后按照一定的方式自动发出指令控制水泵组系统开启和停止 从而施展矿井智能化排水。同时系统还可以根据必要尽心手 动操作排水 ， 全自动与半自动化排水。并且可以由地面上位机进行远程控制 ， 起到了避开矿井用电的高峰期。某矿井水泵房自动 化排水系统的应用证实 ， 这系统存在排水能力强、自动化程度高等等显著特点 ， 是矿井排水系统自动化发展的重点方向。 目前我国大型现代矿井的开采深度 愈来愈深，导致发生突水事故的危害也 逐 渐 加大 ，只单 方面 依靠 井 下工 作人 员 手 动 开、停 水泵 具 有安 全 隐患 。要求 地 面该同时具有可靠的监视保护及其听水 泵的设施， 实现高水位排水、 低水位停泵。 煤矿井下小时及其 日涌水量都不平衡， 对 要 求起动 的水 泵 时间 和 台数都 不是特 别容易掌握，怎样结合电网的经济运行 时间 ， 自动 完成 水 泵 的起停 操作 ；做 到 节 省 电能和 降低 对 电网 与其 它重 要负荷 的冲 击；是 重要 的课 题 。对 于煤矿 安 全 性 的生产 具有 重要的意义 。 1 水 泵存 在的问题 开工开放水泵是无法根据水位与 其 他 因素 自动 开停 的，在 水仓 储 水增 多 的时候 不及 时打 开 水泵 会造 成大 量 的电 机 设备 被损 坏 。而且 水位 低 于抽 水管 的 时 候 ，若 不 及时 关 闭，大 量 的空 气和 杂 物 进入 了排 水 系 统，大 大缩 短 了水 泵、 电机等使 用的寿命 。 如果可以避免整个矿井的用电率 与 矿井 的用 电压力 增大 ，在 电压 不足 的 情 况之 下会 导致 设 备的 用 电与使 用寿命 不足 。 在繁杂的工作 中，工作人员的应 急能力也很差 。水泵 值班 房每天必须 2 4 5 名 工作 人员 ，在 人 工操 作 当中无 法 实时 监控设备的运行工况、水仓位置和每天 任务 的 需要 。往 往 造成 突发 事件 而 无法 及时处理或者冗余劳动时间过多。 2 排水系统功能的需求 自动化排水系统经分析检测水泵房 的切 实情 况 ，依照 人类 的 思想控 制水 泵 房的整个排水过程。 2 1 分析功能 的需求 在 排水 的整个 过程 中看，水 泵房 控 g -0 水 泵将 水 仓水排 至 地面 ，就必 须 能够 自动 化 完成 三个 方面 。检测 功 能是 指系 统能将水泵房进行检测与水仓机 电设备 运行 的情 况 ，将 精 确 的数据 传输 到控 制 台 ；控 制 功能 指 的是接 收到 实施 监测 完 成后 的数 据 J 。因整个 系 统运作 发 出 的 指令 ，可分成两种为 自动与 半 自动控制 ； 执行 功 能指 的是系 统在 接 到控制 台发 出 的指令后，按照指令内容完成相应的操 作，如水泵开启