Tämä artikkeli esittelee Siemensin CNC-järjestelmiin räätälöidyn lisävarustepääohjaimen suunnittelumenetelmän. Ohjain mahdollistaa täysin automatisoidun työkalun vaihdon monimutkaisessa viiden-aseman päämakasiinissa, mikä parantaa tehokkaasti koneistuksen tehokkuutta ja lyhentää lisävarustepäiden vaihtoon kuluvaa aikaa. Laitteistosuunnittelu kattaa sekä päämakasiinin että lisävarustepäiden piirit, kun taas ohjelmistosuunnittelu kattaa NC-ohjelmoinnin ja PLC-logiikan. Ohjaimen käytännön sovellus on havainnollistettu tietyn toteutustapauksen kautta.
Koska valmistusteollisuus vaatii yhä enemmän suurempaa koneistustarkkuutta ja tehokkuutta, useiden koneistusprosessien saavuttamisesta yhdellä työstökoneella on tullut keskeinen tutkimusalue. Lisävarustepäiden käyttö mahdollistaa useiden työstöjen suorittamisen yhdellä työkappaleen asetuksella, mikä lisää merkittävästi tuottavuutta. Päämakasiinien monimutkainen rakenne asettaa kuitenkin haasteita automaattiselle ohjaukselle. Tässä artikkelissa esitellään erittäin-tarkka ohjaustekniikka automaattiseen päänvaihtoon Siemensin CNC-järjestelmällä varustetussa pukki-tyyppisessä moni-karan työstökeskuksessa. Tavoitteena on vastata näihin haasteisiin.
Lisävarustepäitä käytetään laajalti laajentamaan CNC-työstökoneiden työstöominaisuuksia, lyhentämään työkappaleen työstöjaksoja, mahdollistamaan usean{0}}prosessin koneistuksen yhdellä asennuksella ja parantamaan yleistä tehokkuutta. Niitä käytetään ensisijaisesti erikoispintojen, kaltevien pintojen, urien ja reikäkuvioiden työstämiseen. Yleisiä lisälaitteiden tyyppejä ovat suorakulmaiset-jyrsintäpäät, jatkojyrsintäpäät, pidennetyt suorakulmaiset-kulmajyrsintäpäät ja yleisjyrsintäpäät.
GMC2550wsu korkea-tarkkuuspukki-tyyppinen moni-kara viisi-pinnan työstökeskus (katso kuva 1)-suuri kansallinen projekti, jonka tekijäorganisaatio on toteuttanut-, sisältää liikkuvan pöydän, portaalirungon ja ylhäältä säädettävän kaksoispylvään. poikki-raide. Se on varustettu viiden{10}}aseman makasiinilla (katso kuva 2). Makasiinikokoonpano koostuu servomoottorista, ohjauskiskoista, kannakkeista, kiertomekanismista ja siirtomekanismista. Pääkoneen vasemmalla puolella sijaitsevassa makasiinissa on kiinnikkeet jokaisessa asemassa lisävarustepäiden pitämiseksi. Kolme asemaa on kiinteitä, kun taas kaksi muuta muodostavat integroidun liikkuvan yksikön; tämä yksikkö voi kulkea lineaarisia ohjauskiskoja pitkin samansuuntaisesti koneen X-akselin kanssa ja käyttää pyörimismekanismia asettuakseen koneen painimen viereen lisälaitteiden päiden vaihtamista varten. 5-aseman työkalupään makasiini on konfiguroitu neljällä makasiinikannattimella ja neljällä kiinnityspäällä (vakiojyrsintäpää, oikea-kulmajyrsinpää, jatkojyrsintäpää ja yleisjyrsintäpää). Makasiinin kiinnikkeiden ja kiinnityspäiden välillä on yksi-yhteen{38}}vastaavuus (eli makasiinikiinnike nro. 1 voi pitää vain kiinnityspään nro. 1); aikakauslehtiasemat ja hakasulkeet voidaan kuitenkin vaihtaa (esim. asema nro Kolmella kiinteällä asemalla (asemat 1, 2 ja 3) ja kahdella siirrettävällä asemalla (asemat A ja B) sijaitsevat makasiinikannattimet voivat vaihtaa paikkaa hinausmekanismin avulla. Koska makasiinikannattimia tai kiinnityspäitä ei ole kohdistettu kiinteisiin asemiin, automaattisen kiinnityspään vaihdon ohjauslogiikka on monimutkainen ja asettaa erittäin korkeat vaatimukset päänvaihtoohjaimelle. Työkalun päämakasiinin sijainti koneistuskeskuksessa on esitetty kuvassa 3.
Kuva
Kuva 1 GMC2550wsu korkea-tarkkuuspukki-tyyppinen moni-karan pää 5-pintainen työstökeskus
Kuva
a) Oikea{0}}kulmajyrsintäpää
Kuva
b) Yleisjyrsintäpää
Kuva
c) Jatkojyrsintäpää
Kuva
d) Vakiojyrsintäpää
Kuva 2 Kiinnityspäät
Kuva
a) Universaali jyrsinpää asennettuna painimeen
Kuva
b) Työkalupäämakasiini (liikkuvat asemat A ja B sijaitsevat karan puolella)
Kuva
c) Työkalupään makasiini (siirrettävät asemat A ja B sijaitsevat makasiinin puolella)
Kuva 3 Työkalun pään makasiinin sijainti koneistuskeskuksessa
Kuva
OSA 3
Kuva
Järjestelmän suunnittelu
Kiinnityspääohjain koostuu kahdesta pääkomponentista: laitteistosuunnittelusta ja ohjelmistosuunnittelusta. Kokonaissuunnittelun työnkulku on havainnollistettu kuvassa 4.
Kuva
Kuva 4 Kiinnityspääohjaimen suunnittelutyönkulku kokonaisuudessaan
3.1 Laitteiston suunnittelu
(1) Työkalun päämakasiinin piirikaavio: Suunniteltu seuraavasti.
1) Työkalupään makasiinin akselikäytön piirikaavio havainnollistaa johdotusta servomoottorin ja käyttöyksikön välillä, joka liikuttaa liikkuvia asemia (asemat A ja B) lineaarisia ohjauskiskoja pitkin; se sisältää komponentteja, kuten moottorin ja kooderin. 2) Päämuistiyksikön signaalipiirikaavio näyttää signaalikytkimien johdotukset, jotka valvovat pään tallennusyksikön toimintojen valmistumista. Se sisältää: ① signaalikytkimet, jotka havaitsevat pään säilytyskiinnikkeiden läsnäolon jokaisella asemalla; ② signaalikytkimet, jotka havaitsevat pään tallennusyksikön positiiviset ja negatiiviset matkarajat; ③ signaalikytkimet, jotka havaitsevat liikkuvan vaunun kytkeytymisen ja irrottamisen; ④ signaalikytkimet, jotka havaitsevat liikkuvan vaunun pyörimisen ja paluumatkan; ⑤ signaalikytkimet, jotka havaitsevat siirrettävillä asemilla pään varastokiinnikkeiden noudon ja palautuksen; ja ⑥ signaalikytkimet, jotka havaitsevat ilman-puhalluspaineen liikkuvilla asemilla.
3) Pään säilytysyksikön solenoidiventtiilin piirikaavio näyttää kaikkien pään säilytysyksikköön liittyvien solenoidiventtiilien johdotukset. Se sisältää: ① solenoidiventtiilit siirrettävän vaunun kytkemistä ja irrottamista varten; ② solenoidiventtiilit liikkuvan vaunun pyörittämiseen ja palauttamiseen; ③ solenoidiventtiilit pään säilytyskannattimien noutamiseen ja palauttamiseen siirrettävillä asemilla; ja ④ solenoidiventtiilit ilma-puhallusoperaatioihin siirrettävillä asemilla.
(2) Lisävarustepään piirikaavion osa: Karan pään signaalipiirikaavio ja magneettiventtiilin piirikaavio kattavat signaalikytkimien ja magneettiventtiilien johdot, jotka valvovat lisävarustepäiden puristamista ja kiinnittämistä muun muassa.
3.2 Ohjelmiston suunnittelu
Ohjelmistosuunnittelu jakautuu ensisijaisesti NC-ohjelmointiin ja PLC-ohjelmointiin. Se sisältää joukon pääohjelmia ja alirutiineja, jotka suorittavat lisälaitteen pään purkamisen mäntimen päästä ja sen sijoittamisen pään säilytysyksikköön.
(1) NC-ohjelmointi: ① Pään{1}}muutospääohjelma on makroohjelma, jota käytetään nykyisen lisävarustepään purkamiseen painimen päästä ja sen sijoittamiseen pään säilytysyksikköön sekä vakiopään hakemiseen tallennusyksiköstä ja sen asentamiseen painimen päähän; tämä ohjelma käsittelee vakiopäiden, jatkopäiden, oikean-kulmapäiden ja yleispäiden päänvaihdot. ② Asema A head-return-alirutiinia kutsuu pää-muuttava pääohjelma palauttaakseen lisälaitteen pään paininpäästä siirrettävälle Station A:lle. ③ Asema A head{7}}hakualirutiinia kutsuu pään-haun pääohjelma pään{8}}haun pääohjelmalla asentaakseen lisälaitteen pään A-pään päälle. ④ Aseman B head{10}}palautusalirutiini kutsuu pää-muuttava pääohjelma palauttaakseen lisävarustepään paininpäästä liikkuvaan asemaan B. ⑤ "Station B Head Pickup" -alirutiinin kutsuu pääpään poimintaohjelma; sitä käytetään lisälaitteen pään asentamiseen liikkuvasta asemasta B painimen päähän.
(2) PLC-ohjelman suunnittelu: ① I/O-tulot: Piirikaavioissa määritettyjen osoitteiden perusteella kaikki päämakasiiniin liittyvät tunnistussignaalikytkimet on konfiguroitu PLC{1}}tunnistettavissa tuloosoitteiksi. ② I/O-lähdöt: Piirikaavioissa määritettyjen osoitteiden perusteella kaikki päämakasiiniin liittyvät solenoidiventtiilit on määritetty PLC{3}}tunnistettavissa oleviksi lähtöosoitteiksi. ③ Päämakasiinin ohjaus: Päämakasiinin toimintaa ohjaavat ohjauslogiikkaohjelmat luodaan käyttämällä asianmukaisia tulo- ja lähtöosoitteita; esimerkkejä ovat liikkuvan vaunun kytkeminen/irrottaminen, liikkuvan vaunun kääntäminen/palauttaminen, siirrettävän aseman noutaminen/palauttaminen makasiinikannattimeen ja liikkuvan aseman tyhjennys ilma{5}}. ④ Lisävarustepään ohjaus: Lisävarustepään toimintaa ohjaavat ohjauslogiikkaohjelmat luodaan käyttämällä asianmukaisia tulo- ja lähtöosoitteita; esimerkkejä ovat lisävarusteen pään kiinnittäminen/purkaminen ja työkalun vapauttaminen.
Kuva
OSA 4
Kuva
Toteutussuunnitelma
4.1 Laitteisto
Laitteiston suunnittelu kattaa ensisijaisesti piirikaaviot ja niihin liittyvät komponentit-kuten moottorit, kytkimet, I/O [1] ja kaapelit,-mukaan lukien päämakasiinin ja lisävarustepään kaaviot. Päämakasiinin kaaviot sisältävät akselin käyttöpiirin [2, 3], signaalipiirin (katso kuva 5) ja solenoidiventtiilipiirin (katso kuva 6). Lisävarustepään kaaviot sisältävät signaali- ja solenoidiventtiilipiirit karakannattimelle (tässä luetellaan vain ensiösignaali- ja solenoidiventtiilipiirit).
Kuva
Kuva 5: Päämakasiinin signaalin piirikaavio
Kuva
Kuva 6: Päämakasiinin solenoidiventtiilin piirikaavio
4.2 Ohjelmisto
(1) NC-ohjelmat: Katso ohjelmatiedot taulukosta 1.
Taulukko 1 NC-ohjelman tiedot
[Kuvat]
(2) NC-ohjelman ohjauslogiikka: Tässä artikkelissa käytetään esimerkkinä prosessia, jossa liitinpää palautetaan asemalle A ja kiinnityspää nostetaan asemalta B. Pääpään-muutosohjelman (HEAD) looginen ohjausvirta on esitetty kuvassa 7; aliohjelman L2000 looginen ohjausvirta (pään palauttaminen asemalle A ja pään poimiminen asemalla B) on esitetty kuvassa 8; ja aliohjelman L4005 looginen ohjausvirta (palauttaa pään asemalle A) on esitetty kuvassa 9.
[Kuvat]
Kuva 7 Pään{1}}muutosohjelman (HEAD) looginen ohjausvirta
[Kuvat]
Kuva 8 Alirutiinin L2000 looginen ohjausvirta (pään palauttaminen asemalta A ja pään poimiminen asemalta B)
[Kuvat]
Kuva 9 Aliohjelman L4005 looginen ohjausvirta (pään palauttaminen asemalle A)
(3) PLC-ohjelma: PLC-ohjelman suunnittelu [4] kattaa I/O-tulot, I/O-lähdöt, päämakasiiniohjauksen ja lisäpään ohjauksen. PLC-ohjelman tiedot on esitetty taulukossa 2.
Taulukko 2 PLC-ohjelman tiedot
[Kuvat]
4.3 Pää-Komentojen muuttaminen ja toimintojen toteuttaminen
Edellä mainitun laitteiston ja ohjelmiston järkevän suunnittelun sekä NC-ohjelman ja PLC-ohjelman välisen koordinoinnin ansiosta pään{0}}muutos voidaan suorittaa suorittamalla yksinkertaisia komentoja. Head-muutoskomento: HEAD(X); jossa X edustaa liitteen pääkoodia. Esimerkiksi kun X=1, se osoittaa, että pää nro. 1 (eli suorakulmainen-jyrsintäpää) on asennettava mäntäpäähän ja niin edelleen.
[Kuvat]
OSA 5
[Kuvat]
Johtopäätös
Tämän esimerkin laitteistorakenne tarjoaa tarvittavat tulo- ja lähtösignaalit 5-aseman päämakasiinille ja neljälle kiinnityspäälle, mukaan lukien kiinnityspään C--akselin sijainnin havaitseminen. Ohjelmistosuunnittelu mahdollistaa laitteiston, järjestelmän NC-ohjelman ja PLC-ohjauslogiikan koordinoinnin. Viime kädessä tämän laitteiston ja ohjelmiston suunnittelun perusteella suuri-työstökone, joka on varustettu monimutkaisella 5-aseman makasiinilla, voi korvata useita kiinnityspäitä täysin automaattisesti suorittamalla yksinkertaisia komentoja CNC-järjestelmässä. Tämä yksinkertaistaa vaihtoprosessia, säästää aikaa ja parantaa koneistuksen tehokkuutta. Projekti GMC2550wsu-high{11}}tarkkuuspukki-tyyppisen, moni-karan-pään, viisi-5-sivuisen koneistuskeskuksen-kehittämiseksi ja sen tärkeimpien teknisten haasteiden ratkaisemiseksi- on saatu päätökseen. Asiakkaalle toimitettiin huhtikuussa 2024 yksi Siemens-ohjausjärjestelmällä varustettu yksikkö, joka osoitti pään{21}vaihtoohjaimen vakaan toiminnan. Verrattuna perinteisiin pään säilytysjärjestelmiin, jotka perustuvat lattiaan{24}}asennettuihin kiskoihin, tämä malli tarjoaa erinomaisen paikannustarkkuuden lisävarustepään kannakkeille ja parantaa pään{26}}vaihtotehokkuutta vähintään 50 %. Lisäksi suunnittelussa on etusijalle -käyttäjäystävällisyys, ylläpidettävyys ja laajennettavuus, mikä parantaa merkittävästi tehokkuutta asennuksen, käyttöönoton ja huollon aikana. Tämä pään-vaihtomenetelmä soveltuu erinomaisesti laajaan käyttöön liikkuvien pöytäkoneiden käyttäjien keskuudessa, jotka tarvitsevat tehokkaita päänvaihtoominaisuuksia.
