圖1被加工零件簡圖

3機床工作原理 

活塞加工的特點是批量大、加工精度要求高带污、生產節(jié)拍快僵控、自動化程度高、加工穩(wěn)定性要好鱼冀。針對這些特點报破，本課題設計了如圖2所示的全自動CNC鏜削活塞銷孔專用機床(圖中D氣缸和E氣缸帶動的齒輪找正機構對準O1處待加工活塞的后部，G和F氣缸分別對準O2處待加工活塞的前部和后部)柔睡。整臺機床由床身烘梭、主軸系統(tǒng)阴应、偏心機構、刀排螺子、自動上下料機構姚沽、氣動系統(tǒng)、數控與伺服系統(tǒng)等組成偏笋。下面分別介紹其自動上下料和數控多刀雙偏心鏜削原理蟹助。  

圖2全自動CNC鏜削活塞銷孔專用機床示意圖 

1.下料槽 2、3.伺服電機 4.主軸電機 5.主軸 6.偏心套 7.機械手 8.刀排 9.上料槽 10.控制臺
3.1全自動上下料 

全自動上下料機構具有自動檢測纽肄、故障診斷和報警功能遗渊，是實現(xiàn)大批量、快節(jié)拍和自動化加工的關鍵夹村。它可以提高勞動生產率什异、減少勞動強度、保證加工精度的一致性和自動化生產線的協(xié)調性袒兵。其工作過程如下：由上道工序(全自動CNC精車活塞止口專用機床)自動輸入的活塞儲存在上料槽9中毙驯，在壓緊缸A松開后，活塞自動下滾灾测，至擋料缸B擋住為止(擋料缸B和壓緊缸A之間的距離只能容納一只活塞)爆价；隨后壓緊缸A恢復壓緊狀態(tài)，阻止后面的活塞下滾媳搪；接著擋料缸B松開铭段，活塞滾入V型塊中，擋料缸B復位秦爆；之后序愚，推料缸D推動活塞進入機械手7中；此時找正缸E轉動活塞等限，進行定向找正爸吮；找正后，D望门、E氣缸復位形娇；然后上料缸C將機械手7推至定位元件止口座前端；頂緊缸G推動活塞進入止口座中筹误，并頂緊桐早；隨后上料缸C復位；接著開始加工坷顽。在加工的同時聪供，A、B估骡、D和E氣缸動作蜒且，作上料準備，這樣可以減少上料輔助時間暮霍。加工完畢后尤喂，頂緊氣缸G放松，卸料缸F推動活塞從止口座中彈出串篓，通過導向桿下滑卸料辽奥。 

以上動作的協(xié)調都是通過數控系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來完成的，而動作的可靠性完全取決于氣動系統(tǒng)的性能绩寂。 

3.2數控多刀雙偏心鏜削原理 

由于活塞是大批量生產茶括，因而需要有高效的加工設備和合理的加工工藝。數控技術和在線檢測技術是實現(xiàn)高效佃戈、柔性自動化生產的關鍵技術诅福。而工序的相對集中，則有利于減少工件安裝次數拖叙、避免安裝誤差氓润、減少機床和工裝數量、減少占地面積和輔助時間薯鳍，同時降低故障概率咖气、提高加工精度。為此挖滤，本機床采用數控多刀雙偏心鏜削技術崩溪，在一次安裝、不換刀排斩松、不停機伶唯、不換工位的情況下，實現(xiàn)了活塞銷孔砸民、外口抵怎、環(huán)槽、內外倒角的高效全自動加工岭参。 

如圖1所示反惕，活塞銷孔分為左右二段，每段孔有五個加工部位麸奇，即外口马怎、外倒角、銷孔票援、環(huán)槽和內倒角惰渐。數控多刀雙偏心鏜削技術是在保證同軸度要求的前提下，采用數控技術和偏心機構膊争，控制兩個主軸頭同時進行加工校社。每個主軸頭裝有一個刀排屯贺，每個刀排上裝了五把刀具，分別完成鏜孔欠怕、鏜外口摸进、切擋圈槽、倒內角和倒外角等五個部位的加工潘所。其工作原理如圖2所示：主軸電機通過皮帶盤帶動主軸連同偏心旋轉驅動軸挽晌、聯(lián)軸器、偏心套怠褐、偏心軸和刀排一起旋轉作主切削運動畏梆，偏心套中心線與主軸旋轉中心線之間有一偏心量e1，刀排安裝孔中心線與偏心軸中心線之間又有一偏心量e2奈懒，一般設計成e1＝e2奠涌。在初始位置時，刀排中心線與主軸旋轉中心線重合筐赔。當偏心旋轉驅動軸通過聯(lián)軸器驅動偏心套中的偏心軸以及固定在其上的刀排旋轉180°時铣猩，刀排中心線與主軸旋轉中心線之間的距離為e1＋e2。而當刀排返回到0°時茴丰，刀排中心線與主軸旋轉中心線又重合达皿。 

根據活塞的加工要求，在刀排對稱位置上分別裝有鏜孔刀贿肩、鏜外口刀和切槽峦椰、倒內角、倒外角刀汰规。首先汤功，在刀排中心線與主軸旋轉中心線重合時鏜內孔和鏜外口，鏜到尺寸后鲁其，伺服電機3帶動偏心軸沿主軸旋轉方向旋轉吟芜，由于偏心作用，鏜孔刀和鏜外口刀沿徑向退刀耐浙，而其余三把刀(切槽刀夯榛、倒外角刀和倒內角刀)則沿徑向進刀，完成切擋圈槽慢荧、倒外角和倒內角的工作杯岩。軸向進給由伺服電機2帶動滾珠絲杠副及直線導軌來實現(xiàn)，主要完成鏜孔的進給和主軸箱的快進及快退動作松奖。這樣测脯，在一次安裝、不換刀排、不停機荐多、不換工位的情況下假刘，實現(xiàn)了活塞銷孔五個部位的高效自動加工。 

4機床控制系統(tǒng) 

全自動CNC鏜削活塞銷孔專用機床的控制系統(tǒng)主要由數控系統(tǒng)候殿、伺服系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)等組成簿煌。數控和伺服系統(tǒng)采用德國西門子公司的產品，由810M數控系統(tǒng)鉴吹、611-AIRF驅動電源、主軸電機惩琉、交流伺服進給電機和伺服驅動模塊等組成豆励。810M數控系統(tǒng)是用于銑削加工機床的緊湊型CNC控制系統(tǒng)，由CNC瞒渠、PLC良蒸、操作面板、顯示器等組成伍玖。其中CNC是整臺機床的控制中心嫩痰，可以通過它進行數控編程。在加工過程中窍箍，CNC接收有關機床位置和狀態(tài)信息串纺，同時根據需要發(fā)出各種指令控制機床完成預期動作。PLC(可編程邏輯控制器)集成在CNC控制器內部椰棘，它是CNC和機床之間的接口纺棺，擔負著它們之間的信息交換，控制機床從自動上料丰倾、各種輔助動作的執(zhí)行到自動下料等動作流程助苫，實現(xiàn)機床的順序控制。PLC使用STEP5語言編程齿雕，可用“語句表”条馍、“控制系統(tǒng)流程圖”或“梯形圖”三種表達方法來編寫。主軸電機采用了西門子的雙速電機赂相，通過Y-Δ切換來改變轉速寓鳄，通過皮帶盤帶動主軸連同偏心旋轉驅動軸、聯(lián)軸器母边、偏心套砍倾、偏心軸和刀排一起旋轉作主切削運動。四個伺服軸的驅動采用了SIMODRIVE 611-A伺服驅動模塊及其交流伺服電機蒲姥，伺服驅動模塊主要根據CNC發(fā)出的信息控制左右鏜刀的同步直線進給和偏心進給乎叫。伺服電機內裝有速度編碼器和位置編碼器，便于精確控制刀具的進給。氣動系統(tǒng)采用德國FESTO公司生產的閥语但、氣缸和傳感器等邪蛔，由PLC統(tǒng)一管理，具有動作可靠扎狱、性能穩(wěn)定的特點侧到。 

5機床的主要特點 

(1)基準統(tǒng)一，具有自動定位和自動壓緊功能淤击〗晨梗可以在一次安裝、不停機污抬、不換刀排的情況下汞贸，高效、自動地實現(xiàn)活塞銷孔的鏜孔印机、鏜外口矢腻、切擋圈槽、倒內角和倒外角等五個部位的加工射赛《喔蹋基準統(tǒng)一可以減少安裝次數、安裝誤差和安裝時間楣责，節(jié)省工裝夾具和機床占地面積平俘，同時減少故障概率，提高加工精度轴布。 

(2)采用雙頭癌越、雙偏心、多刀主軸系統(tǒng)和對稱伺服驅動結構缓捂，可以實現(xiàn)工序的相對集中洲芥，提高機床加工精度。 

(3)具有自動檢測茄妇、故障報警的全自動上下料機構昌嘶。它是實現(xiàn)大批量、快節(jié)拍和自動化加工的關鍵晨丸，可以提高勞動生產率诱榴、減少勞動強度、保證加工精度的一致性和自動化生產線的協(xié)調性云卤。 

(4)具有高穩(wěn)定性與可靠性备则、操作容易、維修方便的氣動城也、電氣和數控系統(tǒng)隐锭。如上所述，所有氣動、電氣和數控系統(tǒng)的元器件都是目前國際上信譽良好的公司的產品钦睡。因而質量可靠蒂窒、性能穩(wěn)定、互換性好荞怒。 

整臺機床充分體現(xiàn)了機洒琢、電、氣褐桌、PLC控制技術以及數控技術的有機結合衰抑，是先進制造技術的典型應用。 

6結論 

上述專用機床實現(xiàn)活塞銷孔的全自動化加工荧嵌。在一次安裝停士、不停機、不換工位的情況下完丽，從上料、加工到下料全自動完成拇舀。該機床已在上菏ǎ活塞廠投入生產，而且已和上一臺全自動CNC精車活塞止口專用機床連在一起株矩，實現(xiàn)連線自動化生產茧津。經機械工業(yè)部機床產品質量監(jiān)督檢測中心上海分中心的檢測和實際生產考核，機床的各項性能指標均達到了設計要求碱跃，加工節(jié)拍為：每只活塞加工時間少于20秒营鸽。 

參考文獻 
[1]陸際清主編.汽車發(fā)動機設計.北京：清華大學出版社，1993 
[2]王兆義主編.可編程控制器教程.北京：機械工業(yè)出版社园湘，1993