数控机床智能化论文

数控机床智能化论文（共8篇）

数控机床智能化论文 篇1

1 现代数控机床的关键智能技术

1.1 振动的自动抑制技术

数控机床在工作过程中难免会存在一定的振动, 振动摩擦会影响产品的质量, 破坏产品的表面状况, 除此以外, 对机床刀具的使用寿命也有一定的影响, 甚至会严重影响整个工作效果, 阻碍工作的正常进行。为此需采取有效措施减小机床的振动, 从而确保产品的加工质量和工作效率, 时刻对自动化生产进行监控。目前, 现代数控机床的智能技术中加入了振动的自动抑制技术, 在监测过程中一旦机床的振动幅度和频率超过一定指标, 能够及时降低进行调整, 反之, 同样可以进行加大, 从而提高工作效率。

1.2 切削温度的监控及补偿

一般来说, 机械运动都会伴随着热量的产生, 在数控机床的切削过程中同样会产生热能, 若局部温度过高会引起零件的变形, 对后期的产品加工工作造成影响, 容易产生误差, 无法保证生产高质量的产品。机床的切削速度越大, 伴随的热量就越高, 其误差也就越大, 因此需要提高数控系统的高速数据处理能力, 同时对温度也应具备调整能力, 进行温差的补偿。可以通过安装温度传感器对温度进行监控和补偿, 将温度信号进行电信号的转换, 发送给整个数控系统, 从而提高零件的加工效率。

1.3 智能刀具的监控技术

刀具在加工过程中可能因为某些因素被损坏, 无法保证产品加工的正常进行, 因此需要对刀具的加工情况进行智能监控, 从而减少机床故障。随着数控加工技术的发展, 生产力水平逐渐提升, 现代智能数控机床具有生产率高、稳定性强、灵活度好等特点, 以往传统的数控加工技术已经不能满足人们现在对产品的需求量和质量要求。近年来智能技术在不断创新和改革, 信息处理功能和传感技术达到了一个更高的层次, 为刀具的智能监控提供可能。

1.4 智能操作与远程通信技术

随着机床的使用时间的增长, 越容易产生各种故障, 并且在操作过程中也可能发生失误, 从而导致产品的报废和对机床的损坏, 造成一定的经济损失。为了使加工项目正常运作, 达到预期的效果, 需要经过反复的模拟和数据的计算, 对参数进行合理的设定优化加工过程, 以便改善加工效率。通过智能操作与远程通信技术能够及时调整, 系统自动根据参数操作和设定人员控制机床, 保证机床的操作精度和产品的质量。

2 现代数控机床的智能化应用

2.1 Mazak的e系列智能机床

智能机床可以对自身工作状态和进度进行监控, 通过采集产品加工的数据信息, 分析产品的加工质量, 能够保证工作的效率, 并在不断的优化中确保效益的最大化。

在Mazak的e系列智能机床中主要体现了四个方面的智能细节, 当机床在加工过程中随着振动的加强, 引起机床智能感应并主动进行振动的控制, 已达到平衡水平;在刀具切割过程中产生的热量超过安全值时, 机床能够进行热量的智能屏蔽和转移, 从而进行控制;在机床和刀具发生碰撞时, 为了避免产生安全隐患而进行智能安全屏蔽;为了方便操作者对机床的使用, 增加了语音提示功能, 使得操作更简单、明了。

2.2 O kuma的thinc智能化数控系统

Okuma的thinc智能化数控系统可以排除人为对机床的干扰, 根据机床工作的实际情形做出正确的调整, 其操作具有很大的灵活性。除此以外, 添加了自动将使用功能完善的功能, 可以根据客户的不同需要, 自行进行编程增加自己想要的功能。Okuma的thinc智能化数控系统是以国际硬件作为标准, 采用专业的操作系统, 可根据技术的发展自动进行升级, 从而适应时代的需求。

2.3 Mikron的智能机床模块

而Mikron的智能机床也增设了很多智能功能, 使得整个加工过程更简便、更安全、更透明。其主要分为四个功能模块, 一个是对加工工艺进行高级控制, 加强了对机床的掌控能力;一个是对机床的热量进行智能控制, 屏蔽将多余的热量或将其转移;另外, 是增加了机床操作的智能系统, 使得用户进行程序操作更方便;最后一个就是能进行无线通知, 使得信息的传达更迅速、直观。

3 结语

随着科技的发展, 机床的智能化帮助各大企业创造了更大的利益, 取代了以往以手工为主的传统加工模式, 在保障产品质量的同时, 减少了人力和物力。为了实现智能数控机床的进一步发展, 人们应加强研发新技术, 充分发挥想象力, 借鉴国内外先进的技术理念, 促进数控机床智能化的延伸。

摘要：技术的智能化发展情况代表着了一个国家的科技技术发展水平, 随着时代的发展, 智能产品受到广大群众的推崇, 逐渐走进人们的日常生活, 对人们的生活起居有着重大影响。在现代数控机床中, 也逐渐走向智能化, 有效促进了现代制造技术和装备现代化的发展。本文主要对现代数控机床的关键智能技术进行简介, 并且对其智能化应用进行探讨。

关键词：现代数控机床,智能化,关键技术,应用

参考文献

[1]陈闯, 王增新.金属切削机床的智能化技术应用现状与发展趋势[J].航空制造技术, 2014 (11) .

[2]祁娜, 张珣.数控机床工业设计智能化技术综述[J].工业设计研究, 2013 (00) .

[3]邓凌, 乔永忠.智能化技术在数控机床上的开发应用[J].航空制造技术, 2013 (05) .

数控机床智能化论文 篇2

汉诺威欧洲机床展每两年举行一次，按“汉诺威-汉诺威-米兰”的模式巡回展出，是全球最重要的国际生产技术专家交流平台，也是全球最大的金属加工行业交易盛会。2011年展会共吸引来自全球100多个国家和地区的2000多家企业参展，展出面积75713平方米，观众近14万。其中，中国参展企业达到100多家。

2013年欧洲机床展将推出最新机床产品、高效率技术解决方案、产品支持服务，以及可持续生产服务等多项内容，并将重点展示金属切割与塑形机床、生产系统、精密工具、 物流自动化系统、计算机技术、工业电子与配件等。

“智能生产”成趋势

在过去的20年间，全球机床消费量猛增了70%。逾半世界机床产量用于出口，其中欧洲机床占据半壁江山，行销世界70余个国家和地区。此外，目前中国是全球最大的机床生产国和消费国。数据显示，2011年我国机床工具行业继续高速增长，累计完成工业总产值6606.5亿元，同比增长32.1%；机床工具产品出口89亿美元，同比增长26.4%，创同期新高。

在此背景下，生产技术供应商若能灵活应对各地区的不同特点，满足客户需求，并通过智能化手段组织力量去服务于分布各地的市场，则可迎来巨大的发展机会。在全球最大的生产科技交流平台—汉诺威欧洲机床展上，此类智能解决方案将纷纷亮相。2013年汉诺威欧洲机床展为中国企业提供了产品展示的良好平台，同时中国企业可从中了解尖端技术和发展趋势，提升自身品牌价值。中国由“机床大国”成为“机床强国”不是梦。

寻找全球战略伙伴

2013年欧洲机床展，展商将来自工业领域的重要行业，包括机器与厂房制造商、汽车及配件供应商、航空领域供应商、精密机械与光学产品供应商、船舶制造商、医疗技术供应商、工具/模具制造商、钢结构/轻型建筑承建商等。

数控机床智能化论文 篇3

随着计算机技术的高速发展, 传统的制造业开始了根本性变革, 各工业发达国家投入巨资, 对现代制造技术进行研究开发, 提出了全新的制造模式。在现代制造系统中, 数控技术是关键技术, 它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体, 具有高精度、高效率、柔性自动化等特点, 对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前, 数控技术正在发生根本性变革, 由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上, 数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上, 综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术, 数控系统实现了高速、高精、高效控制, 加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数, 实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上, CAD/CAM与数控系统集成为一体, 机床联网, 实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来, 我国的数控系统为传统的封闭式体系结构, CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定, 加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节, 整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下, 加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数, 无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整, 更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量, 因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见, 传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构, 限制了CNC向多变量智能化控制发展, 已不适应日益复杂的制造过程, 因此, 对数控技术实行变革势在必行。

2 数控技术发展趋势

2.1 性能发展方向

(1) 高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统, 同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施, 机床的高速高精高效化已大大提高。

(2) 柔性化包含两方面:数控系统本身的柔性, 数控系统采用模块化设计, 功能覆盖面大, 可裁剪性强, 便于满足不同用户的需求;群控系统的柔性, 同一群控系统能依据不同生产流程的要求, 使物料流和信息流自动进行动态调整, 从而最大限度地发挥群控系统的效能。

(3) 工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工, 正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后, 通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施, 完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴, 西门子880系统控制轴数可达24轴。

(4) 实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境, 其作用是如何调度任务, 以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天, 实时系统和人工智能相互结合, 人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展, 而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展, 由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域, 实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展:自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统, 在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能, 在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制, 使数控系统的控制性能大大提高, 从而达到最佳控制的目的。

2.2 功能发展方向

(1) 用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同, 因而开发用户界面的工作量极大, 用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用, 人们可以通过窗口和菜单进行操作, 便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。转贴于中国论文下载中心

(2) 科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据, 使信息交流不再局限于用文字和语言表达, 而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合, 进一步拓宽了应用领域, 如无图纸设计、虚拟样机技术等, 这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域, 可视化技术可用于CAD/CAM, 如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

(3) 插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补 (非均匀有理B样条插补) 、样条插补 (A、B、C样条) 、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

(4) 内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块, 可直接用梯形图或高级语言编程, 具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例, 用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改, 从而方便地建立自己的应用程序。

2.3 体系结构的发展

(1) 集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片, 可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术, 可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点, 可实现超大尺寸显示, 成为和CRT抗衡的新兴显示技术, 是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术, 将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格, 改进性能, 减小组件尺寸, 提高系统的可靠性。

(2) 模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求, 将基本模块, 如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块, 作成标准的系列化产品, 通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减, 构成不同档次的数控系统。

(3) 网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网, 可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行, 不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

(4) 通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构, 便于裁剪、扩展和升级, 可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程, 包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素, 因此, 要实现加工过程的多目标优化, 必须采用多变量的闭环控制, 在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式, 易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体, 构成严密的制造过程闭环控制体系, 从而实现集成化、智能化、网络化。

3 智能化新一代PCNC数控系统

数控机床智能化论文 篇4

新年伊始, 沈阳机床i5智能机床斩获1万台订单。深圳市两家企业分别与沈阳机床签订5000台i5M1.4智能机床合作框架协议, 该合同是沈阳机床以租金租赁的新商业模式签订的大型订单, 合同额达10亿元。

据悉, 沈阳机床确定i5智能机床今年销售目标为2万台。“深圳这两家企业是国内消费电子行业排名前十位的核心企业, 主要加工小米、华为等国内知名手机品牌的手机壳及外观件。”沈阳机床消费电子行业事业部总经理赵星介绍。

据悉, 经过多方考察比较, 两家深圳企业打破了必选进口产品的惯例, 首次采用国产设备。一位企业负责人说:“i5智能机床的加工精度和效率完全满足我们的需求, 其租金租赁的新商业模式贴合市场趋势甚至引领了潮流。综合考量, i5是我们最好的选择。”2014年, 沈阳机床开始实施“i5”战略, 构建智能工厂新模式, 配以独创的新商业模式, 在传统机床全年同比下降8.6%的情况下, i5智能机床产品市场订单超5000台, 实际发货超3000台, 同比增长400%。

数控机床智能化论文 篇5

2012年6月12至16日,第十一届中国国际机床工具展览会(CIMES2012)将在北京中国国际展览中心(新馆)隆重拉开帷幕。届时,代表当今世界顶尖技术的机床工具产品将在新国展大放异彩,为来自世界各地的专业观众奉献一顿智能的、绿色的机床工具“饕餮盛宴”。

本届展会的主题是“发展智能和绿色机床,引领中国‘智造’”。展会不仅是产品展示的舞台,更是代表着产品的发展方向。在第十一届CIMES中,观众不仅能看到世界水平的机床工具技术与设备,更有机会和国际专业人士交流技术、洽谈业务。在这届展会中,观众将详细了解到德国、日本、美国等机床强国的制造装备,还能了解国产机床工具的发展情况。

本届展会主办方还将举办专业高峰论坛、百余场技术交流活动,如“重大专项之数控机床战略发展研讨会暨第二届加工中心调查报告发布会”、“CIMES与中国机床工具业”有奖征文活动、“航空加工工艺研讨会”、“智能化和绿色制造高峰论坛”等。

数控机床智能化论文 篇6

智能机床是对制造过程能够做出判断和决定的机床。智能机床了解到制造的整个过程后, 能够监控, 诊断和修正在生产过程中出现的各类偏差。并且能为生产的最优化提供方案。此外, 还能计算出所使用的切削刀具, 主轴, 轴承和导轨的剩余寿命, 让使用者清楚其剩余使用时间和替换时间。

智能机床的出现, 为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。智能机床通过自动抑制振动、减少热变形、 防止干涉、自动调节润滑油量、减少噪音等, 可提高机床的加工精度、效率。对于进一步发展集成制造系统来说, 单个机床自动化水平提高后, 可以大大减少人在管理机床方面的工作量。

智能机床使人能有更多的精力和时间来解决机床以外的复杂问题, 更能进一步发展智能机床和智能系统。数控系统的开发创新, 对于机床智能化起到了极其重大的作用。它能够收容大量信息, 对各种信息进行储存、分析、处理、判断、调节、优化、控制。智能机床还具有重要功能, 如: 工夹具数据库、对话型编程、刀具路径检验、工序加工时间分析、开工时间状况解析、实际加工负荷监视、加工导航、调节、优化, 以及适应控制。

信息技术的发展及其与传统机床的相融合, 使机床朝着数字化、集成化和智能化的方向发展。数字化制造装备、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越大; 而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息集成等功能, 将大大提升成形和加工精度、提高制造效率。数控机床需要加强信息方面的智能判断。

智能化发展是对于约束控制较有利的发展, 可以利用智能技术来实时监测加工的状态和反应, 德国以前成为约束控制, 后来到了日本, 便成为智能控制了, 这其实是一个概念。

机床的智能控制对数控系统提出了更高的要求, 这需要数控系统不仅具有开放性、包容性和一定的二次开发特性, 还要根据用户对其功能个性化的需求, 对数控系统接口的普适性和前瞻性也提出了较高的期望。

随着经济和科学技术的大力发展, 人们文化素质的提高以及生活条件的改善, 此外还有国家大力的支持, 国家对安全方面的逐渐重视, 越来越多的机器人逐渐替代人进行了很多工业领域的工作。工业机器人时代正在迎来自己的春天。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会秘书长罗百辉调研显示, 国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线, 以保证产品质量, 提高生产效率, 同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明, 工业机器人的普及是实现自动化生产, 提高社会生产效率, 推动企业和社会生产力发展的有效手段。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流, 国内机器人普及也是迟早的事情。

虽然今天的机器人还未发展到非常智能的程度, 但简单的机器工人、机器助理已经渐渐深入工业领域, 人们也越来越依赖先进的科技去进行生产和生活。据消息称, 美国国会规定, 到2015年前, 三分之一的地面战斗将使用机器人士兵。

数控机床智能化论文 篇7

机床, 作为目前工业设备加工制造上最重要的设备之一, 正在不断向智能化迈进。数控机床, 便开创了集成精密制造技术及相关技术、计算机软、硬件技术, 并兼容网络技术的先河, 启动了人类智能型生产工具的发展步伐。当数控机床通过数控装置逐步具备逻辑判断和示教功能之后, 这一智能特性开始受到人们更多关注。

智能机床是对制造过程能够做出判断和决定的机床。智能机床了解到制造的整个过程后, 能够监控, 诊断和修正在生产过程中出现的各类偏差。并且能为生产的最优化提供方案。此外, 还能计算出所使用的切削刀具, 主轴, 轴承和导轨的剩余寿命, 让使用者清楚其剩余使用时间和替换时间。

智能机床的出现, 为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。智能机床通过自动抑制振动、减少热变形、防止干涉、自动调节润滑油量、减少噪音等, 可提高机床的加工精度、效率。对于进一步发展集成制造系统来说, 单个机床自动化水平提高后, 可以大大减少人在管理机床方面的工作量。

数控滚齿机的机器人智能拓展 篇8

现阶段产品生产企业实施智能化制造的措施之一, 就是充分利用现有的立/卧式车床、车削中心、内/外圆磨床、立/卧式加工中心、花键铣床、直齿/螺旋齿滚齿机、研齿机或磨齿机等数控装备, 对在用生产线进行“机器换人”式升级改造, 即引入工业机器人、生产装备智能化改造与流水线生产集成管理。

1 主动锥齿轮生产线现状

某主动锥齿轮生产线, 包含2台FANUC 0i TD系统的卧式数控车床、2台SINUMERIK 802D solution line系统的YKX3132M型数控滚齿机、2台SINUMERIK 840D power line系统的Oerlikon C50型铣齿机和2套SIMATIC-300PLC的环线送料机, 主要用来切削商用车主动锥齿轮。该生产线通常每班配备3名操作者, 使用电动葫芦进行毛坯上料、 (半) 成品下料、随机抽检和切削区监控, 除C50自带内置型上下料机械手和自动门外, 其余4台机床均为人工上下料并缺少自动门, 双班作业日产主动锥齿轮仅220件。为此, 投资91万元为生产线装配了1台行走距离8m的KAWASAKI BX200L型六自由度关节机器人, 以使流水式半自动化的在用生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线 (Flexible Manufacturing Line, FML, 图1) 。

2 数控滚齿机的机器人智能扩充

承担花键滚切任务的10工序滚齿机MC2, 若要开发并应用机器人机能 (即RT机能) , 则必须立足于原机床的硬件设施与软件环境, 新增自动门气缸、自动吹屑气阀、相关电路 (略) 和气路等, 新编MC2与RT交互梯图、自动门开/关梯图、自动吹屑梯图及尾架顶尖2次夹/松梯图, 修改工件加工程序。

2.1 原机在用PLC程序和加工程序的备份

(1) 使用编程工具PLC802, 将原机在用PLC程序上装 (载入) 外设PC做好备份。802Dsl系统采用以SIMATIC-200指令组为基础的内置PLC, 其编程工具是基于Step7-Micro/WIN32基础开发的PLC802, 并被存放在随机资料的Toolbox工具盘内, 操作步骤有5步。

1在外设PC上, 双击工具盘内文件setup.exe, 选择项目“Programming Tool PLC802”, 设置安装路径和安装语言等, 完成PLC802的安装。2在外设PC和滚齿机断电的情况下, 将长度不超过15 m的RS232通信电缆的一端接至802Dsl系统PCU面板的X8接口, 另一端借助RS232←→USB转接口接至外设PC的USB端口。3在802Dsl系统侧, 同时按[SHIFT]切换键与[SYSTEM/ALARM]键以进入SYSTEM操作区基本画面后, 依次点击画面内[PLC]键、[Step7连接]键和[激活连接]键, 激活Step7的RS232串行通信连接。4在外设PC侧, 双击Win XP桌面的PLC802图标以打开编程工具并选择菜单命令“检视→通信”进入通信设定画面后, 设定远程地址为2, 经右上角接入点图标“PLC802 (PPI) ”进行PC接口设定, 点击图标“双击刷新”自动完成外设PC与802Dsl系统的通信连接, 待连接成功时PLC802会为802Dsl系统分配一个CPU图标。5在外设PC与802Dsl系统正常通信的前提下, 经PLC802操作主画面中标准工具条的[上装]按钮, 或是执行菜单命令“文件→上装”, 将802Dsl系统的在用PLC程序复制到外设PC中。如此, 既能做好MC2改造前的PLC程序备份, 又能奠定MC2后续新增PLC程序开发的基础。

(2) 使用机外存储卡, 即FAT32格式的定容量的CF卡, 将原机床在用的加工程序传送至存储卡, 做好加工程序的备份与后续修改工作。打开802Dsl系统PCU面板正面右上角的挡板, 在其50芯且支持热插拔的CF卡插槽内放入8GB的CF卡。按下CNC键盘上[PROGRAM MANAGER]键进入程序管理器基本画面后, 单击水平软键[NC目录]进入NC目录画面, 通过光标向下/向上键选中全部程序文件名并单击垂直软键[复制]。单击水平软键[用户CF卡]进入用户CF画面, 按垂直软键[粘贴], 即可使802Dsl系统侧加工程序向外传送至CF卡。

2.2 气路设计与I/O信号给定

(1) 现场核查MC2操作门的开闭行程及安装空间后, 选用行程为800 mm的单杆双作用SMC气缸CDM2B32-800Z, 选择二位五通型SMC先导式电磁阀SY5320-5DZ-01, AN系列消声器AN110-01与减压阀AR20-01-A, 以实现操作门的自动控制。根据残留积屑的尺寸及安装空间, 选用带磁座可调塑料冷却管, 选择二位二通型亚德客电磁阀2V02508与CV系列单向阀CV-02, 以实现工件切削后残留积屑的自动吹除。同时, 为改善供气质量, 在气路的进气端增设亚德客气动三联件BC2000 (过滤器+减压阀+油雾器) 。升级后YKX3132M型数控滚齿机的气动原理见图2。

(2) 经编程工具PLC802, 提取原机在用PLC程序内空置未用的数字量式输入点和输出点, 并将其赋予一定含义, 以实现滚齿机RT机能的扩充。先在PLC802的操作主画面中, 通过菜单命令“文件→打开”或快捷键“Ctrl+O”打开已上装至外设PC的PLC程序, 单击标准工具条上编译图标√□, 对PLC程序进行编译, 用以后续显示交叉引用;再单击左侧游览条内[交叉引用]图标进入交叉引用窗口后, 窗口列表会清晰地显示出PLC程序内所用的全部操作地 (元素或地址) 及其位于哪个程序块、第几条网络、是常开触点信号还是常闭触点信号或者为线圈, 进而找出PP72/48模块上空置未用的数字量式输入点和输出点;三是基于RT机能的扩充要求, 既要给定自动门开/关动作的6个控制信号, 又要给定自动吹屑动作的1个控制信号;既要给定RT→滚齿机MC2的5个输入信号 (包含尾架顶尖夹/松和MT循环启动的RT侧激励信号2个) , 又要给定MC2→RT的7个输出信号;四是据“功能相近者优先排序, 新增元素彼此尽可能临近”的原则, 将这19个控制信号与已提取到的空置未用的输入/输出点一一对应 (表1, 角标*表示过程映像信号隶属于机器人外设控制柜内SIMATIC-200PLC) , 以便确定其在PP72/48模块的接线位置及相应线号的打印, 进而为后续PLC程序开发和现场对应接线奠定基础。

2.3 数控滚齿机RT机能用PLC程序开发

在配置了SINUMERIK系统的CNC机床上, 若要实现过程映像输入/输出信号与M代码辅助机能的逻辑控制、完成数据的采集分析和任务处理, 就得应用内置式PLC, 并编写具有一定逻辑顺序的梯图程序。

(1) 新编MC2与RT交互梯图。在FML中, MC2已由早先的单机运转变为RT控制下的联机运转。据此, RT应获知MC2是否准备就绪、有无报警、所处加工方式、是否切削完毕及操作门是否打开等实时状态, 以决定下步指令能否安全发出;当然, RT也要将自己所处加工方式和实时位置等告知MC2, 以便MC2对即时的开/关门、夹/松工件、切削起/停等动作做出判断———条件满足方可动作。

MC2与RT握手的梯图中, 若MC2的液压泵正常运转 (Q2.0=1) , S120驱动器正常启动 (I8.3=1) , 紧急停止已释放 (V27000000.1=0) 且3个坐标轴均已回零完毕, 则Q4.1线圈通电使中间继电器KA41通电, 进而RT获知MC2已准备就绪。若MC2侧有报警使辅助逻辑线圈M60.0通电 (其常闭触点*M60.0=0) , 则持续通电的线圈Q5.2变为失电状态, 进而RT获知MC2出现报警并停止发送下步指令。若MC2在自动方式 (V31000000.0=1) 下已执行加工程序结束代码M02 (V25001000.2=1) , 其操作门已打开到位 (I1.4=1使M60.7=1) , MC2获知RT处在自动方式 (I8.5=1) , 则Q2.7线圈通电并自锁→中间继电器KA27通电→RT获知MC2已切削完毕。

MC2循环启动控制梯图中, 要在MC2单击运转的循环启动逻辑下, 添加联机运转的RT发出循环启动指令I8.6的逻辑。此时, 3个坐标轴已回零完毕的MC2应处在自动方式, MC2的尾架顶尖已在RT控制下2次夹紧工件到位 (C2=1使Q0.6=1) , MC2侧面的挂轮箱门已关闭 (I4.7=1) , MC2MC2获知RT处在自动方式 (I8.5=1) 且RT停在安全位置 (I4.5=1) , 则接口信号线圈V32000007.1通电并使MC2在802Dsl系统控制下循环启动。

(2) 新编自动门开/关梯图。在FML中, MC2的操作门不仅要在单机调试下经MCP按钮手动打开与关闭, 还要在联机运转下经由加工程序内的辅助功能M代码自动打开与关闭。对于I/O点富余较多的联机运转下的MC2, 也可经由RT发布MC2操作门打开指令与关闭指令。MC2操作门不管怎样打开 (关闭) , 既要做到光电开关获知其是否已打开 (关闭) 到位, 以保证开门状态下装/卸料 (关门后主轴方可运转) ;又要做到打开到位检知信号延时3~5 s后送至RT侧, 以保证RT准确获知MC2切削工件完毕的信号Q2.7;还要做到门打开气阀与门关闭气阀的互锁控制———彼此串接对方线圈的常闭触点, 以确保两者线圈不会同时得电。本案例采用辅助功能代码M46自动开门, M47自动关门。

手动除屑改造为电控吹气自动除屑。也就是, 先由加工程序内的辅助功能代码M54开启自动吹屑气阀, 再在主轴停转前经程序段“G04 F5”延时吹屑5 s, 最后用M55代码切断M54自动吹屑回路。对于M54和M55等辅助功能代码, 在接口信号V32000006.1=1 (0) 时, PLC向NCK传送的读入禁止有效 (无效) , 程序段不可 (可以) 向下继续执行, 此点类似于FANUC系统内M/S/T码执行完毕的FIN信号G4.3。

(3) 新编尾架顶尖2次夹/松梯图。先前, MC2的尾架顶尖 (下称尾架) 既可在JOG方式下经MCP按钮手动上升与下降, 也可在MDA或AUTO方式下经加工程序内M代码自动上升与下降。但在FML中, MC2的尾架不仅要具备单机调试的手动升/降机能和单机运转的自动升/降机能, 还要具备联机运转的RT使其升/降机能, 并可在1次指令下2次夹紧工件。

RT侧MC2尾架升/降的控制策略:AUTO方式 (V31000000.0=1) 下MC2操作门已打开到位M60.7=1→MC2无任何报警M60.0=0→MC2经信号I8.5获知RT处在AUTO方式→MC2尾架已上升到位I6.3=1→RT向MC2传送尾架下降命令I8.2=1→线圈Q2.4通电使液压阀YV3动作→尾架1次下降夹紧工件→下降延时T6=3 s后触发2次上升命令M70.0→线圈Q2.3通电使液压阀YV4动作→尾架上升松件 (T7=0.5 s) →延时0.7 s (T7+T8) 后触发2次下降命令M70.1→线圈Q2.4再次通电使液压阀YV3动作→尾架2次下降夹件并保持→加计数器C2计数达到预置值 (PV) →MC2经信号Q0.6向RT传送MC2已2次下降夹件完毕→RT回退至安全位置并将其状态经信号I4.5告知MC2→RT经信号I8.6向MC2发送循环起动命令→MC2执行加工程序以切削工件→切削完MC2经信号Q2.7告知RT→得知MC2操作门已打开到位的RT至卸料处夹持住工件→RT经信号I4.6向MC2发送尾架上升松件命令→线圈Q2.3通电使液压阀YV4动作→尾架上升松件已到位I6.3=1→MC2经信号Q0.5向RT传送MC2尾架已松件结束→RT将MC2已切削完的工件取出并再次上料→下一个循环开始。

3 应用效果

(1) 在滚齿机开发并应用机器人机能, 不仅使其操作门由按钮手动控制改造为M代码 (M46~M47) 自动控制, 还使其工件残屑由外置气枪手动清除改造为M代码 (M54~M55) 自动吹除;不仅使其尾架顶尖的1次夹紧改造为2次夹紧, 还使其循环起动的单机控制改造为FML联机控制;不仅使流水式半自动化的主动锥齿轮生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线, 还使生产线双班作业下日产锥齿轮数量由220件提升至 (290~310) 件;不仅使生产线的操作人数由3名减为2名, 还大大减轻了操作者搬运工件的苦痛及消除了搬运中潜在的安全隐患。

(2) 在滚齿机开发并应用机器人机能, 汽车行业的同类设备可参照执行, 航空、铁路、船舶等行业的相关设备也可参考借鉴。同时, 为充分适应我国智能化制造的现状, 各机床制造厂商应在新造设备时预留机器人机能, 促使未来的制造业快步向智能工厂迈进。

参考文献