建設(shè)工業(yè) (集團(tuán))有限責(zé)任公司設(shè)備管理部 何孟林

數(shù)控加工設(shè)備以其高柔性、高可靠、自動(dòng)化而著稱，自20世紀(jì)50年代出現(xiàn)數(shù)控加工設(shè)備以來(lái)，數(shù)控設(shè)備功能不斷擴(kuò)展，性能不斷提升。以FANUC系統(tǒng)為例，軟件方面:系統(tǒng)梯形圖單步運(yùn)行時(shí)間提升至SB7的0.033μm，程序容量達(dá)到64000余行，系統(tǒng)I/O口均達(dá)到2048點(diǎn)，內(nèi)部寄存器達(dá)8500字節(jié)，其基本性能已大大超越一般加工中心使用要求;硬件方面:目前國(guó)內(nèi)1000mm工作臺(tái)通用加工中心定位精度/重復(fù)定位精度均能達(dá)到0.01/0.005mm以內(nèi) (ISO 0230-2)，各軸快移速度已達(dá)到30～60m/min，主軸轉(zhuǎn)速普遍達(dá)8000～15000r/min，有的甚至達(dá)6萬(wàn)轉(zhuǎn)以上?；谝陨宪浻布δ艿奶嵘?，機(jī)械加工中切削時(shí)間占加工總時(shí)間的比重越來(lái)越大。與機(jī)床性能飛速發(fā)展形成鮮明對(duì)比的是工藝思想和工裝手段落后，大量單工位、單工序加工在加工中心上完成，設(shè)備性能和優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮，而標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床提供的宏程序或擴(kuò)展M代碼功能單一，僅能實(shí)現(xiàn)動(dòng)與不動(dòng)而不能進(jìn)行狀態(tài)判斷和檢測(cè)報(bào)警，沒(méi)有有效發(fā)揮設(shè)備智能、高速、敏捷的特點(diǎn)。

1.聯(lián)動(dòng)夾具作用及原理

由于夾具定位面、夾緊面的存在，在機(jī)械加工中常出現(xiàn)加工刀具與夾具部件的干涉，導(dǎo)致工藝能力受限，必須拆分加工工序，造成浪費(fèi)。聯(lián)動(dòng)工裝的主要作用是在加工區(qū)域?qū)崿F(xiàn)夾具部件的讓位，防止與主軸、刀具發(fā)生干涉，滿足一次裝夾下完成多個(gè)部位加工，減少裝夾次數(shù)、消除重復(fù)定位誤差。聯(lián)動(dòng)夾具原理:在機(jī)加程序中插入設(shè)定的特殊功能指令，完成夾具特定功能部件位置轉(zhuǎn)換，檢測(cè)加工狀態(tài)安全后無(wú)需人工參與而繼續(xù)完成后續(xù)加工，以致達(dá)到聯(lián)動(dòng)功能。其中安全狀態(tài)可設(shè)定為壓力、位置距離和角度等。邏輯順序如圖1所示。

圖1 聯(lián)動(dòng)夾具邏輯簡(jiǎn)圖

2.聯(lián)動(dòng)工裝設(shè)備改造案例

某鋁質(zhì)腔體零件 (見(jiàn)圖2)。

圖2 某型零件示意圖

該零件具有深型腔、薄壁、尺寸精度高的特點(diǎn)。在以往的加工中均采用多道工序逐步加工以防止變形，效率低下。本次應(yīng)用的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)氣缸聯(lián)動(dòng)和減壓輸出，用于粗加工后，零件薄壁時(shí)側(cè)面壓力相應(yīng)調(diào)整，為此，調(diào)整夾具氣路圖 (局部)如圖3所示。

當(dāng)N1得電，側(cè)缸全壓輸出，N1失電且N2失電，側(cè)缸減壓輸出，減壓壓力由減壓閥調(diào)節(jié)經(jīng)單向閥與側(cè)缸前進(jìn)回路并聯(lián)。

當(dāng)N0得電且N2得電時(shí)，側(cè)缸全壓后退。

其余缸控制均為標(biāo)準(zhǔn)邏輯，應(yīng)用兩位五通電磁閥實(shí)現(xiàn)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

夾具共計(jì)使用氣缸五組6個(gè)，分別為側(cè)缸、左缸、右缸、主夾缸、上缸。

圖3 氣壓圖 (局部)

電路上，將N0、N2作為一路控制，夾具共需系統(tǒng)輸出點(diǎn)6個(gè)，系統(tǒng)檢測(cè)輸入點(diǎn)11個(gè)，分別為各缸夾緊放松到位和減壓壓力檢測(cè)。

表1 功能代碼與I/O對(duì)應(yīng)表

改造電路接線如圖4所示。

圖4 電氣連接圖 (局部)

設(shè)備PMD程序更改為:在設(shè)備梯形圖中，增加相應(yīng)的控制輸入輸出點(diǎn)，夾具氣缸位置的常開(kāi)常閉檢測(cè)由K參數(shù)設(shè)置，便于工裝更換和狀態(tài)調(diào)整，增大了改造應(yīng)用范圍。

梯形圖 (局部)如圖5所示。

圖6 指令輸出 (局部)

通過(guò)上述氣壓、電氣和梯形圖程序改造，該機(jī)床已完全能夠滿足夾具聯(lián)動(dòng)使用需求，通過(guò)系統(tǒng)增加相應(yīng)宏程序與M代碼關(guān)聯(lián)進(jìn)行延時(shí)檢測(cè)，發(fā)出移動(dòng)指令，在工裝未到達(dá)指定位置前，機(jī)床處于等待狀態(tài)，超過(guò)設(shè)定的延時(shí)上限，提示相應(yīng)的報(bào)警信息，使加工產(chǎn)品、設(shè)備設(shè)施處于安全受控狀態(tài)，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施以上改造，圖2所示零件加工工序由14次減少到4次，降低了77%，減少裝夾次數(shù)10次，僅裝夾減少242s/件，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線所屬設(shè)備改進(jìn)，提高加工效率18.5%。同時(shí)，將裝夾零件由原來(lái)的手工+手感改變?yōu)樽詣?dòng)控制，對(duì)產(chǎn)品加工一致性和降低人員依賴有著顯著效果。