隨著汽車工業的發展， 國內企業實力逐步增強，汽車零部件加工正向柔性製造和智能製造方向發展。曲軸生產線多數由數控車床和專用工具機組成，自動線上有車床、磨床、滾壓機、平衡機、拋光機及曲軸系列專機等先進設備對主軸頸、連杆軸頸進行數控車削和磨削等加工。現在希望實現具有高度靈活性的加工，在保持高生產率的同時還能生產更多種類的零件。本文採用桁架式機械手對工具機上下料，由於機械手可以和每台數控工具機通信， 通過機械手就可以選擇整條生產線的加工程序， 實現了快速換產。 數控工具機上的程序設計 基於SUC8216曲軸數控銑端面鑽中心孔工具機，以德國西門子828D系統為平台，其PLC調用加工程序表是隱藏的，需要設置參數激活，激活程序如下： MD51041 ENABLE_PROGLIST_ USER （激活USER的程序列表） MD51042 ENABLE_PROGLIST_ INDIVIDUAL （激活INDIVIDUAL的程序列表） MD51043 ENABLE_PROGLIST_MANUFACT （激活MANUFACTURER 的程序列表） 程序表中最多放置255個程序，分別對應以上3種權限的程序： USER 1～100 1 INDIVIDUAL 101～200 2 MANUFACTURER 201～255 3 建立程序調用表，如圖１所示。
圖１
通過選擇程序，直接選取想調用的程序，如圖２～圖4所示。
圖2
圖3
圖4
PLC調用加工程序的選擇如圖5所示。
圖5 利用PLC在加工程序表中選擇程序 P L C 側接口信號如圖6 和圖7 所示。其中，D B1 7 0 0 . D B B 1 0 0 0 . 7 為選擇程序， DB1700.DBB1001為選擇程序權限（即USER、INDIVIDUAL、MANUFACTURER，其各自的值分別是1 6# 8 1 、1 6 # 8 2 、16#83）。
圖６
圖７
DB1700.DBB1002為選擇程序號（即101、102…）。DB1700.DBB2000為顯示程序的狀態，DB1700.DBB2001為錯誤代碼。調試過程：PLC應用程式中先將要調用的程序號送到接口DB1700.DBB1001和DB1700.DBB1002，然後選擇程序開始DB1700.DBB1000.7即可。程序如圖8所示，其中，130（16#82）賦值到DB1700.DBB1001代表程序為INDIVIDUAL級的，102賦值到DB1700.DBB1002代表程序號為102的程序。
圖 8
工具機和桁架機械手的通信 工具機給機械手信號如下： 1 Q88.0 工具機無故障 2 Q88.1 工具機上料請求信號 3 Q88.2 工具機卸料請求信號 4Q88.3 工具機門開到位檢測 5 Q88.4 夾具鬆開到位檢測 6 Q88.5 夾具夾緊到位檢測 7 Q88.6 工具機維護申請 8 Q88.7 程序選擇正確 機械手給工具機的信號如下： 9 I89.0 工件類型1 10 I88.0 工件類型2 11 I88.1 卸料爪夾緊到位 12 I88.2 機械手上料完成 13 I88.3 機械手卸料完成 14 I88.4 機械手安全位置 15 I88.5 機械手無報警 16 I88.6 機械手換料位置 17 I88.7 吊籃門關到位 對於I/O通信，工具機側的上料步驟為： ①工具機無料，請求上料Q88.1＝1。 ②機械手接受後來到安全位置上料I88.4＝1，工具機門開Q88.3＝1。 ③工具機夾具鬆開Q88.4＝1，機械手下降到換料位置I88.6＝1（如果這裡工具機方有固定支架保證曲軸姿態，機械手可以直接退出到安全位置）。 ④工具機夾具夾緊Q88.5＝1。 ⑤機械手退出到安全位置，輸出上料完成信號I88.2＝1，工具機關門開始工作。 對於I/O通信，工具機側，卸料步驟為： ①工具機有料，請求卸料Q88.2＝1。 ②機械手接受後來到安全位置卸料I88.4＝1，工具機門開Q88.3＝1。 ③機械手鬆開，下降到換料位置I88.6＝1。 ④機械手夾緊I88.1＝1，夾具鬆開Q88.4＝1。 ⑤機械手退出到安全位置，工具機關門開始工作。 ⑥循環至上料步驟。 對於I/O通信，工具機側的維護步驟為： ①人工在工具機面板上按下維護申請鍵，工具機發出工具機維護申請，Q88.6＝1，然後機械手發出信號讓工具機上方的吊籃門關閉，當吊籃門關閉檢測信號到位後，工具機側門安全門鎖解除，工具機允許進行維護。 ②側面關閉後，再次人工按下在工具機面板上的維護申請鍵，工具機取消工具機維護申請，Q88.6＝0，吊籃門自動打開。 對於I/O通信，工具機側的安全互鎖如圖9～圖13所示。其中，圖9中Q5.3表示工具機無報警，I5.3表示機械手無報警，M4.2表示程序選擇正確，M100.0表示機械手進入工具機條件。圖10中I8.7表示物料檢測，DB9002.DBX0.0表示上料M碼，Q5.4表示上料信號。圖11中I8.7表示物料檢測，DB9002.DBX0.1表示卸料M碼，Q5.5表示卸料信號。圖12中DB2500. DBX1010.0表示來自NCK通道信號M80上料，I115.7表示復位信號，I5.0表示機械手上料完成，M100.1表示機械手送料讀入禁止。圖13中DB2500.DBX1010.1表示來自NCK通道信號M81卸料，I115.7表示復位信號，I5.1表示機械手卸料完成，M100.2表示機械手卸料讀入禁止。
圖9
圖10
圖11
圖12
圖13
結語:目前，該生產線已正式投產運營，可形成年產15萬支國IV和國V發動機曲軸的生產能力，新增產值1.2億元。隨著汽車工業的高速發展，對數控工具機的自動化、智能化要求越來越高。我廠設計的工具機通過夾具柔性化，並應用一鍵選擇加工程序，實現了快速換產，既可以確保產品質量的穩定性、一致性和均勻性，又減輕了工人的勞動強度，提高了勞動生產力。 作
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