摘要：曲轴作为发动机的核心部件，其加工精度及表面粗糙度的要求非常高，在曲轴全部加工完成后，需要对曲轴进行抛光处理。通过三菱M70系统在天润曲轴公司CA03曲轴加工生产线中曲轴砂带抛光机上的应用，积累了在曲轴关键加工设备上应用的成功经验。

        关键词：曲轴抛光机 三菱M70系统 C轴控制 PLC轴控制
 
        天润曲轴有限公司是以发动机曲轴为主导产品的生产企业，拥有生产设备1 130台，其中金切设备790台和高精尖设备125台。拥有年产50万支曲轴毛坯的德国KW铸造生产线、15万支曲轴的德国Beche锻造生产线、奥地利气体软氮化曲轴生产线和德国轿车曲轴生产线，以及由美国、意大利、英国、德国等国家高精尖加工与检测设备组建的具有国际先进水平的重卡、中卡、轻卡、轿车曲轴机加工生产线和胀断连杆生产线，年产锻钢曲轴、球墨铸铁曲轴50多万支。
 
        曲轴砂带抛光机是专用于曲轴零件外圆表面抛光加工的机床，操作简便，性能可靠，可适用于不同直径、长度曲轴的加工。数控曲轴砂带抛光机(以下简称抛光机)，技术先进，性能完善，调整方便，适应能力强。抛光机的头架由两个电机控制主轴旋转和轴向振动，电机均为伺服控制，可根据工件材质、工件尺寸选择转速和最佳振频，满足抛光加工对表面粗糙度的要求。尾架主轴和抛光头的前进、后退由液压驱动，抛光带卷带机构的走带量根据工件加工需要可调整：一个工作循环可以改善零件表面粗糙度一级以上。笔者以天润曲轴有限公司cA03曲轴加工生产线中抛光机为基础，对原有控制系统进行优化改造，采用三菱M70数控系统，针x,-J-抛光机的工作特性，充分利用M70系统的功能，从而在曲轴关键加工设备上积累成功经验。
 
        1、 抛光机的工作流程
 
        1．1 抛光机的结构
 
        抛光机主要由1掸抛光架、2撑抛光架、抛光带卷带装置、横架移动轴、摆动轴、主轴、尾架、清洗防护罩、液压站及其它相应功能部件组成，如图l所示。

        1．2抛光机的控制T艺及要求
 
        CA03线抛光机为正反转抛光。在加212过程中，曲轴(图2)先被夹紧，抛光开始时先反转12圈再正转18圈，需要加工的曲轴有12个加工位置：5个主轴颈、4个连杆颈加上大盘、小头和止推。共需要三次加工，第一次为I、Ⅲ、V主轴和l、3连杆，第二次为Ⅱ、Ⅳ主轴和2、4连杆，第三次为大盘、小头和止推。在实际控制中，在抛光架将连杆颈夹紧的时候．需要曲轴旋转一定的角度才允许被抛光架夹紧．不然会造成抛光带被挤断的危险。图3所示为曲轴抛光的整个工作流程。
    
       
    
      
     
        2、系统的选型
 
        根据抛光机的工艺流程，在系统选型时需要满足实际工作的需要。选型时需要注意以下几点。
 
        (1)抛光机主轴能以任意角度定位。由于曲轴构造的特殊性，连杆颈设计时会有角度偏差，一般为180。、120。等，在抛光架将抛光带夹在连杆颈上时，对连杆颈的位置有严格的要求。
 
        (2)摆动轴要独立运行，在固定位置停止(有检测开关)。曲轴在抛光过程中，需要曲轴有一定幅度的摆动，以便不留死角。摆动幅度由机械控制，摆动频率由电机控制。
 
 
        通过对抛光机整个控制工艺的了解及对相应技术难点的分析后，对系统提出了具体的要求。首先，主轴可以进行C轴控制，通过编程控制主轴的角度；其次，系统在运行程序时，需要有能独立运行的轴；最后，性价比要高。综合3点要求，选择三菱M70B数控系统，具体配置见表1。
    
                                      表1系统配置清单

        3．1 PLC轴的定义
 
        三菱数控系统中的PLC轴是指该轴的运行模式、运行速度、运行位置、启动指令等的控制完全由PLC程序控制，不同于伺服轴直接由加工程序控制[1]。对NC伺服轴而言，PLC轴是相对独立的。
 
        3．2摆动轴的控制方式
 
        摆动轴在控制时，需要独立于系统被单独控制，结合数控系统的性能，摆动轴采用PLC轴形式进行控制。由于摆动轴的往复控制由机械完成，只要控制电机按照规定的速度进行旋转．所以对于PLC轴的控制方式，可以固定为寸动正方向模式，运行速度由PLC常数#18003(对应PLC地址为R7504／R7505)设定㈨，通过M82／M83指令控制摆动电机的启停。具体PLC控制程序如图4、图5所示[“]。 
 
        3、摆动轴的控制
 
        3．1 PLC轴的定义
 
        三菱数控系统中的PLC轴是指该轴的运行模式、运行速度、运行位置、启动指令等的控制完全由PLC程序控制，不同于伺服轴直接由加工程序控制[1]。对NC伺服轴而言，PLC轴是相对独立的。
 
        3．2摆动轴的控制方式
 
        摆动轴在控制时，需要独立于系统被单独控制，结合数控系统的性能，摆动轴采用PLC轴形式进行控制。由于摆动轴的往复控制由机械完成，只要控制电机按照规定的速度进行旋转．所以对于PLC轴的控制方式，可以固定为寸动正方向模式，运行速度由PLC常数#18003(对应PLC地址为R7504／R7505)设定㈨，通过M82／M83指令控制摆动电机的启停。具体PLC控制程序如图4、图5所示[“]。

        4、主轴控制
 
        4．1 主轴C轴控制
 
        在实际控制中．由于连杆颈之间存在着角度分布．所以要求在抛光架夹紧连杆颈的时候，需要主轴旋转一定的角度，使连杆颈与抛光架始终保持良好的吻合，保证抛光的精度。同时，考虑到抛光机加工曲轴的多样性，不同的曲轴在设计时，连杆颈的分布位置也不同。需要方便使用者进行调整，所以在主轴定位时，首先考虑主轴进行C轴控制，这样可以通过数控编程来完成不同角度的定位需求。为了提高定位精度，在主轴上安装有同期位置编码器，进行全闭环控制。
 
        主轴与C轴控制方式切换，采用M功能来实现，M80功能：主轴、C轴控制有效，M81功能：C轴控制无效。图6为实现C轴控制的PLC程序∞M]。
 
        4．2主轴抛光圈数的控制
 
        抛光机在加工过程中，需要进行正反转抛光，同时对抛光的圈数有要求，通过将C轴设为直线旋转轴，指定#500为抛光速度、#501为正转抛光圈数、#502为反转抛光圈数。通过程序计算实现对抛光圈数的控制慵]。实际加工程序：
 
        91 C01 F#500 c[360．*#501]正转抛光
        1391 C01 F#500 C[一360．*#502]反转抛光

        5、结束语
 
        (1)通过对抛光机抛光工艺的了解，结合三菱数控系统的功能特性，充分发挥数控系统的控制功能，利用三菱数控系统PLC轴、C轴控制功能，满足客户对抛光机的特殊需求。
 
        (2)由于抛光机辅助动作较多，使用数控系统的M辅助功能，使各辅助功能可以单独输出，方便调试。通过加工程序，可以方便地将各辅助功能进行串联，达到抛光工艺流程的要求，方便客户使用。同时，由于M辅助功能相对独立，可根据产品的实际加工需求，进行相应的程序修改．可以使一台机床同时满足多种曲轴的抛光加工，拓宽了机床的使用范围。
 
        (3)由于采用数控系统进行控制，比起原先的PLC控制方式，对操作维护技术人员的要求相对降低，方便客户进行机床的保养及维护。