Ta članek predstavlja metodo načrtovanja za krmilnik dodatne glave, prilagojen za CNC sisteme Siemens. Krmilnik omogoča popolnoma avtomatizirano menjavo orodij v zapletenem pet-nabojniku glave s petimi postajami, s čimer učinkovito izboljša učinkovitost obdelave in skrajša čas, potreben za zamenjavo glave pribora. Zasnova strojne opreme vključuje vezje tako za nabojnik glave kot za dodatne glave, medtem ko zasnova programske opreme zajema programiranje NC in logiko PLC. Praktična uporaba krmilnika je prikazana na konkretnem primeru izvedbe.
Ker predelovalna industrija vedno bolj zahteva višjo natančnost in učinkovitost obdelave, je postalo doseganje več procesov obdelave na enem obdelovalnem stroju ključno področje raziskav. Uporaba dodatnih glav omogoča dokončanje več obdelovalnih operacij z eno samo nastavitvijo obdelovanca, s čimer se znatno poveča produktivnost. Vendar kompleksna struktura glavnih nabojnikov predstavlja izziv za avtomatiziran nadzor. Ta članek predstavlja visoko{3}}natančno krmilno tehnologijo za samodejno menjavo glave na portalnem-obdelovalnem centru z več-vreteni, opremljenem s Siemensovim CNC sistemom, s ciljem reševanja teh izzivov.
Dodatne glave se pogosto uporabljajo za razširitev obdelovalnih zmogljivosti CNC obdelovalnih strojev, skrajšanje ciklov obdelave obdelovancev, omogočanje več{0}}procesne obdelave z eno nastavitvijo in izboljšanje splošne učinkovitosti. Uporabljajo se predvsem za obdelavo posebnih površin, nagnjenih površin, utorov in vzorcev lukenj. Običajne vrste dodatnih glav vključujejo rezkalne glave pod desnim{3}}kotom, rezkalne glave s podaljškom, rezkalne glave s podaljšanim-pravim kotom in univerzalne rezkalne glave.
GMC2550wsu visoko{1}}natančni portalni-več{3}}vretenski pet{4}}obdelovalni center s petimi ploskvami (glejte sliko 1)-velik nacionalni projekt, ki ga izvaja organizacija avtorjev-ima premično mizo, portalni okvir (sestavljen iz dvojnih stebrov in zgornjega nosilca) in navpično nastavljiv prečna-tirnica. Opremljen je s pet-nabojnikom glave postaje (glej sliko 2). Sklop nabojnika je sestavljen iz servo motorja, vodilnih tirnic, nosilcev glave, rotacijskega mehanizma in mehanizma za prenos. Nabojnik, nameščen levo od glavnega stroja, ima na vsaki postaji nosilce za držanje glav dodatne opreme. Tri postaje so fiksne, ostali dve pa tvorita integrirano premično enoto; ta enota lahko potuje po linearnih vodilih vzporedno z osjo X-stroja in uporablja rotacijski mehanizem, da se postavi poleg bata stroja za zamenjavo glav dodatne opreme. Nabojnik glave orodja s 5-postajami je konfiguriran s štirimi nosilci nabojnika in štirimi pritrdilnimi glavami (standardna rezkalna glava, desna{20}}rezkalna glava, podaljšana rezkalna glava in univerzalna rezkalna glava). Med nosilci nabojnika in priključnimi glavami obstaja-proti-korespondenca (tj. nosilec nabojnika št.. 1 lahko drži samo pritrdilno glavo št.. 1); vendar je mogoče postaje nabojnika in oklepaje zamenjati (tj. postaja št. . 1 lahko sprejme nosilec št. . 1 ali oklepaje št. . 2, 3 ali 4). Nosilci nabojnikov, ki se nahajajo na treh fiksnih postajah (postaje 1, 2 in 3) in dveh premičnih postajah (postaji A in B), lahko zamenjajo položaje prek vlečnega mehanizma. Ker niti nosilci nabojnikov niti priključne glave niso dodeljeni fiksnim postajam, je krmilna logika za samodejno menjavo priključnih glav zapletena in postavlja izjemno visoke zahteve za krmilnik za menjavo glav. Položaj skladišča glave orodja na obdelovalnem centru je prikazan na sliki 3.
Slika
Slika 1 GMC2550wsu visoko{2}}natančni portalni-tip več-glave vretena, 5-stranski obdelovalni center
Slika
a) Prav{0}}rezkalna glava
Slika
b) Univerzalna rezkalna glava
Slika
c) Podaljška rezkalne glave
Slika
d) Standardna rezkalna glava
Slika 2 Priključne glave
Slika
a) Univerzalna rezkalna glava, nameščena na batu
Slika
b) Zalogovnik glave orodja (premični postaji A in B sta nameščeni na strani vretena)
Slika
c) Nabojnik glave orodja (premični postaji A in B sta nameščeni na strani nabojnika)
Slika 3 Položaj skladišča glave orodja na obdelovalnem centru
Slika
3. DEL
Slika
Oblikovanje sistema
Krmilnik priključne glave je sestavljen iz dveh glavnih komponent: zasnove strojne opreme in zasnove programske opreme. Celoten potek načrtovanja je prikazan na sliki 4.
Slika
Slika 4 Celoten potek načrtovanja krmilnika priključne glave
3.1 Oblikovanje strojne opreme
(1) Shema vezja nabojnika glave orodja: zasnovana na naslednji način.
1) Diagram vezja pogonske osi nabojnika orodja prikazuje napeljavo med servo motorjem in pogonsko enoto, ki premika premične postaje (postaji A in B) vzdolž linearnih vodilnih tirnic; vključuje komponente, kot sta motor in kodirnik. 2) Shema signalnega vezja enote za shranjevanje glave prikazuje ožičenje za signalna stikala, ki spremljajo dokončanje operacij enote za shranjevanje glave. Vključuje: ① signalna stikala, ki zaznavajo prisotnost nosilcev za shranjevanje glave na vsaki postaji; ② signalna stikala, ki zaznavajo pozitivne in negativne meje gibanja enote za shranjevanje glave; ③ signalna stikala, ki zaznajo vklop in izklop mobilnega vozička; ④ signalna stikala, ki zaznavajo vrtenje in vrnitev mobilnega vozička; ⑤ signalna stikala, ki zaznavajo prevzem in vračanje nosilcev za shranjevanje glave na premičnih postajah; in ⑥ signalna stikala, ki zaznavajo zračni-tlak pihanja na premičnih postajah.
3) Shema vezja elektromagnetnega ventila za shranjevanje glave prikazuje napeljavo za vse elektromagnetne ventile, povezane z enoto za shranjevanje glave. Vključuje: ① elektromagnetne ventile za vklop in izklop mobilnega vozička; ② elektromagnetni ventili za vrtenje in vračanje mobilnega vozička; ③ elektromagnetni ventili za dvigovanje in vračanje nosilcev za shranjevanje glave na premičnih postajah; in ④ elektromagnetni ventili za zračno-dihovanje na premičnih postajah.
(2) Razdelek diagrama vezja glave dodatne opreme: diagram vezja signalne glave vretena in shema vezja elektromagnetnega ventila zajemata ožičenje za signalna stikala in elektromagnetne ventile, ki med drugimi funkcijami nadzirajo sproščanje in vpenjanje glav dodatne opreme.
3.2 Oblikovanje programske opreme
Zasnova programske opreme je v prvi vrsti razdeljena na NC programiranje in programiranje PLC. Obsega vrsto glavnih programov in podprogramov za izvajanje zaporedja razkladanja dodatne glave s konca bata in njene namestitve v enoto za shranjevanje glave.
(1) NC programiranje: ① Glavni program za spreminjanje glave-je makro program, ki se uporablja za razbremenitev trenutne dodatne glave s konca bata in njeno namestitev v enoto za shranjevanje glave ter za pridobitev standardne glave iz enote za shranjevanje in njeno namestitev na konec bata; ta program obravnava spremembe glav za standardne glave, razširitvene glave, pravokotne-glave in univerzalne glave. ② Podprogram za vrnitev glave -Postaje A pokliče glavni program-spreminjanja glave, da vrne dodatno glavo s konca dna na premično postajo A. ③ Podprogram za iskanje glave-Postaje A pokliče glavni program za pridobivanje glave-za namestitev dodatne glave s premične postaje A na konec dna. ④ Podprogram za vrnitev glave postaje B-pokliče glava-spreminjanje glavnega programa za vrnitev dodatne glave s konca bata na premično postajo B. ⑤ Podprogram "Pogon glave postaje B" pokliče glavni program za prevzem glave; uporablja se za montažo dodatne glave s premične postaje B na konec bata.
(2) Zasnova programa PLC: ① V/I vhodi: Na podlagi naslovov, definiranih v diagramih vezja, so vsa stikala signala zaznavanja, povezana z nabojnikom glave, konfigurirana kot PLC-prepoznavni vhodni naslovi. ② V/I izhodi: Na podlagi naslovov, definiranih v shemah vezja, so vsi elektromagnetni ventili, povezani z nabojnikom glave, konfigurirani kot PLC-prepoznavni izhodni naslovi. ③ Nadzor glavnega nabojnika: krmilni logični programi, ki upravljajo operacije glavnega nabojnika, so ustvarjeni z uporabo ustreznih vhodnih in izhodnih naslovov; primeri vključujejo vključitev/izklop mobilnega nosilca, vrtenje/vračanje mobilnega vozička, pridobivanje/vračanje premične postaje v nosilec nabojnika in zračno-čiščenje premične postaje. ④ Nadzor dodatne glave: krmilni logični programi, ki upravljajo operacije dodatne glave, so ustvarjeni z uporabo ustreznih vhodnih in izhodnih naslovov; primeri vključujejo vpenjanje/odpenjanje glave pribora in sprostitev orodja.
Slika
4. DEL
Slika
Izvedbeni načrt
4.1 Strojna oprema
Zasnova strojne opreme zajema predvsem diagrame vezij in pripadajoče komponente-kot so motorji, stikala, V/I [1] in kabli-vključno s shemami za nabojnik glave in glavo dodatne opreme. Shema nabojnika glave vključuje vezje pogona osi [2, 3], signalno vezje (glejte sliko 5) in vezje elektromagnetnega ventila (glejte sliko 6). Sheme dodatne glave vključujejo vezja signala in elektromagnetnega ventila za glavo vretena (tu so navedena samo vezja primarnega signala in elektromagnetnega ventila).
Slika
Slika 5: Diagram signalnega vezja nabojnika glave
Slika
Slika 6: Shema vezja elektromagnetnega ventila nabojnika glave
4.2 Programska oprema
(1) Programi NC: Za podrobnosti programa glejte tabelo 1.
Tabela 1 Podrobnosti programa NC
[Slike]
(2) Logika krmiljenja programa NC: Ta članek kot primer uporablja postopek vračanja priključne glave na postaji A in dviganja priključne glave na postaji B. Potek logičnega krmiljenja za glavni-program za spreminjanje glave (HEAD) je prikazan na sliki 7; tok logičnega krmiljenja za podprogram L2000 (vračanje glave na postajo A in dviganje glave na postajo B) je prikazan na sliki 8; in tok logičnega krmiljenja za podprogram L4005 (vrnitev glave na postajo A) je prikazan na sliki 9.
[Slike]
Slika 7 Potek logičnega krmiljenja glavnega programa-za spreminjanje glave (HEAD)
[Slike]
Slika 8 Potek logičnega krmiljenja podprograma L2000 (vračanje glave na postajo A in dviganje glave na postaji B)
[Slike]
Slika 9 Potek logičnega krmiljenja podprograma L4005 (vrnitev glave na postajo A)
(3) Program PLC: Zasnova programa PLC [4] vključuje V/I vhode, V/I izhode, nadzor nabojnika glave in nadzor glave priključka. Podrobnosti o programu PLC so navedene v tabeli 2.
Tabela 2 Podrobnosti programa PLC
[Slike]
4.3 Glava-Spreminjanje ukazov in izvajanje dejanj
Z racionalno zasnovo prej omenjene strojne in programske opreme, v kombinaciji z usklajevanjem med NC programom in programom PLC, se lahko -menjava glave zaključi z izvajanjem preprostih ukazov. Ukaz za-spreminjanje glave: GLAVA(X); kjer X predstavlja kodo glave priloge. Na primer, ko je X=1, to pomeni, da je treba glavo št.. 1 (tj. pravokotno-rezkalno glavo) namestiti na konec bata in tako naprej.
[Slike]
DEL 5
[Slike]
Zaključek
Zasnova strojne opreme v tem primeru zagotavlja potrebne vhodne in izhodne signale za 5-nabojnik glave postaje in štiri priključne glave, vključno z zaznavanjem položaja za C-os priključne glave. Programska zasnova omogoča koordinacijo med strojno opremo, NC programom sistema in krmilno logiko PLC. Končno lahko na podlagi te zasnove strojne in programske opreme veliko-obdelovalni stroj, opremljen s kompleksnim 5-nabojnikom glave postaje, doseže popolnoma samodejno zamenjavo več priključnih glav z izvajanjem preprostih ukazov v sistemu CNC. To poenostavi postopek zamenjave, prihrani čas in poveča učinkovitost strojne obdelave. Projekt razvoja GMC2550wsu visoko{11}}natančnega portalnega-tipa, več-vretenskih-glav, pet-stranskega obdelovalnega centra-skupaj z reševanjem njegovih ključnih tehničnih izzivov-je bil uspešno zaključen. Ena enota, opremljena s krmilnim sistemom Siemens, je bila stranki dostavljena aprila 2024, kar dokazuje stabilno delovanje krmilnika za-menjanje glave. V primerjavi s tradicionalnimi sistemi za shranjevanje glave, ki temeljijo na-pritrjenih tirnicah, ta zasnova ponuja vrhunsko natančnost pozicioniranja nosilcev za glavo dodatkov in poveča-učinkovitost spreminjanja glave za vsaj 50 %. Poleg tega zasnova daje prednost uporabniku-prijaznosti, vzdržljivosti in razširljivosti, kar ima za posledico znatno izboljšano učinkovitost med namestitvijo, zagonom in vzdrževanjem. Ta-metoda menjave glave je zelo primerna za široko uporabo med uporabniki strojev s premično mizo, ki potrebujejo učinkovite zmogljivosti menjave glave.
