引言：隨著柴油發(fā)動機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在汽車業(yè)有逐漸取代汽油機(jī)的趨勢，作為該發(fā)動機(jī)組成之一的噴油嘴，雖然只是很小的部件，但是卻決定著發(fā)動機(jī)的燃燒質(zhì)量及效率，由于噴油嘴屬于易耗品，一般2000小時就必須更換，否則會影響發(fā)動機(jī)的壽命。據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計，目前國內(nèi)每年僅備件需求量就達(dá)到5千萬副，預(yù)計到2010年，國內(nèi)年需求量將達(dá)到8千萬副，這個數(shù)字僅僅是備件的需求，尚不包括發(fā)動機(jī)整機(jī)的配套，而目前這個整機(jī)市場的噴油嘴配套基本上被國外產(chǎn)品壟斷，面對這個龐大的市場，目前國內(nèi)基本上是采用通用機(jī)床加工的方法，其結(jié)果自然是效率低，成品率低，而國外專用設(shè)備70萬美金的價格又讓人望而卻步。因此本文的八工位回轉(zhuǎn)組合鉆床及下一篇的六工位回轉(zhuǎn)組合磨床就是為解決噴油嘴粗、精加工而開發(fā)的專用設(shè)備，機(jī)械部分由哈爾濱方正精密配件公司設(shè)計制造，電氣控制部分由羅升企業(yè)有限公司提供并開發(fā)完成。

一、設(shè)備功能簡介：
　　本設(shè)備主要用于噴油嘴粗加工的鉆孔工序，實物見圖一，本機(jī)主要是通過轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動帶動工件轉(zhuǎn)換工位、通過液壓馬達(dá)帶動工件旋轉(zhuǎn)、變頻電機(jī)帶動槍鉆高速旋轉(zhuǎn)，由伺服電機(jī)控制鉆孔深度和進(jìn)給量。具體工作步驟為工件由Ⅷ工位上料，通過轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動將工件由Ⅰ工位轉(zhuǎn)到Ⅶ工位，并在每個工位由外圈的伺服電機(jī)控制槍鉆的進(jìn)給來完成鉆孔工作，然后再轉(zhuǎn)到Ⅷ工位完成卸工件、上料動作。這樣伴隨著轉(zhuǎn)臺的每一次升起、轉(zhuǎn)位、落下就會有一個加工完的零件產(chǎn)生。（參見圖二：設(shè)備簡圖，設(shè)備外觀圖三）




二、硬件配置
1、 HITECH人機(jī)界面：PWS3261-TFT*1PCS（羅升）
2、 YOKOGAWA PLC（羅升）
1） 電源模塊：F3PU20-ON*1PCS
2） 基板： F3BU09-ON*1PCS
3） CPU模塊：F3SP28-OS*1PCS
4） 位控模塊：F3NC34-ON/L2*2PCS
5） 輸入模塊：F3XD16-3F*1PCS
6） 輸出模塊：F3YD14-5A*1PCS
7） 通訊模塊：F3L11LC-2N*2PCS
3、 ELMO精密伺服（羅升）
1） 驅(qū)動器：BAS-5/230*7PCS
2） 電機(jī)： SB04ADK*7PCS（包含全套線纜）

4、臺達(dá)變頻器：VFD022B21A*3PCS（和人機(jī)有通訊要求）

三：產(chǎn)品用途
1、 本設(shè)備充分利用HITECH人機(jī)ADP6軟件的雙口雙驅(qū)動功能，分別與橫河PLC、變頻器通訊；
2、 橫河PLC 2個高速、高精定位模塊F3NC34對七個ELMO伺服進(jìn)行定位控制。
3、 橫河PLC輸入、輸出模塊各一進(jìn)行邏輯控制。
4、 橫河PLC另一個輸出模塊主要是控制伺服回原點、找Z相。（由于ELMO伺服編碼器為增量式的，因此通過ELMO伺服編寫回零程序來找Z相）
5、 七顆ELMO伺服分別連接導(dǎo)程5的滾珠絲杠控制七臺變頻電機(jī)的進(jìn)給，實現(xiàn)控制鉆孔深度。
6、 變頻器控制變頻電機(jī)、從而控制槍鉆的轉(zhuǎn)速、最高輸出頻率達(dá)到：140HZ；轉(zhuǎn)速：8400r/min

四：應(yīng)用效果：
1、 本機(jī)是透過人機(jī)界面與PLC、變頻器的通訊進(jìn)行控制的，由于人機(jī)界面比較直觀、易操作，因此對于操作工人的技術(shù)水平來說要求不高。
2、 從系統(tǒng)配置上看，本機(jī)床核心電氣控制部分全部采用進(jìn)口設(shè)備，核心控制器(PLC)采用羅升橫河系列，伺服電機(jī)采用具有軍工及航天品質(zhì)等級的羅升ELMO伺服驅(qū)動系統(tǒng)，人機(jī)界面(HMI)采用具有15年研發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)驗的臺灣泉毅電子(HITECH)的產(chǎn)品，上述三家世界級控制驅(qū)動產(chǎn)品的強(qiáng)強(qiáng)整合，再加上羅升的完美整合，從而保證了該設(shè)備的高可靠性、高穩(wěn)定性！
3、 由于本設(shè)備采用通用工控、運動控制產(chǎn)品實現(xiàn)了專用機(jī)床的功能，因此從成本上來說比采用多軸數(shù)控系統(tǒng)節(jié)省了將近一半的費用，這也是生產(chǎn)廠家所看重的原因之一。
4、 最主要的就是精度控制，從客戶反饋來看，本機(jī)床單件鉆孔精度達(dá)到0.01mm，而對于采用通用設(shè)備加工的工件，0.05mm的精度都很難保證，因此本設(shè)備對于批量生產(chǎn)來說，尺寸精度分散很小，完全符合統(tǒng)計學(xué)的正態(tài)分布原理，在保證整批零件的合格性上是人工操作及其它半自動化設(shè)備所無法企及的。
5、 由于本設(shè)備是采用一次裝夾，通過轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位加工完成的，經(jīng)過計算平均25秒鐘左右，就會完成一次加工，這樣
一天如果按照8小時工作時間計算的話，產(chǎn)量可以達(dá)到1000件，這個數(shù)字是其它半自動設(shè)備的3-4倍。
綜合上述：操作簡便、高可靠性、高穩(wěn)定性、高效率、高精度是本機(jī)的最大特點。

五：此方案的優(yōu)越性：
1、操作簡單：此前客戶的同類型的設(shè)備已有一臺，采用G語言編程，因此對操作者水平要求較高；另外整個系統(tǒng)價格昂貴。通過對設(shè)備的了解，羅升采用人機(jī)+PLC+位控模塊的控制方式，使整個系統(tǒng)操作簡單，成本降低，體現(xiàn)了極高的性價比。
2、結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省成本：電氣控制產(chǎn)品的精巧設(shè)計是設(shè)備很重要的一點，羅升橫河PLC、400W ELMO驅(qū)動器的小巧化設(shè)計，令客戶無需單獨配備獨立的電氣柜，所有這些電氣控制產(chǎn)品全部集中在床身下面的機(jī)體內(nèi)，較之前的配置節(jié)省了外部的電氣柜，在體現(xiàn)了設(shè)備的緊湊性的同時，也節(jié)約了成本。

六：案例簡析：
　　針對本設(shè)備所采用的羅升電氣整合產(chǎn)品，人機(jī)+橫河PLC（位控模塊）+ELMO伺服的控制方式，做如下簡析。
1、 由于SB04ADK電機(jī)是2500線的編碼器，在實際應(yīng)用中通過ELMO軟件設(shè)置采用4分頻技術(shù)；這樣10000萬個脈沖正好轉(zhuǎn)一圈，配合5mm導(dǎo)程的絲杠，由于理論上為+/-1個脈沖的誤差，因此理論上控制精度：0.001mm；這個精度對于鉆床來說，已經(jīng)是相當(dāng)?shù)母吡恕?
2、 通過對ELMO伺服驅(qū)動器的設(shè)置，將J5端子設(shè)置伺服回零以及找Z相的功能，由于ELMO伺服本身是增量式編碼器，從編碼器本身來說不具備找Z相功能，但是由于ELMO驅(qū)動器可以通過軟件編程的方式來實現(xiàn)，這也是其它
品牌伺服所不具備的優(yōu)勢。
3、橫河PLC位控模塊，采用“直接運行”的運行方式的位置控制模式。脈沖輸出采用A/B相脈沖輸出方式。另外借助橫河提供的Toobox軟件對位控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定、動作監(jiān)控，尤其是對于位控模塊報錯的監(jiān)控尤為方便。
4、利用橫河PLC提供的多種通訊模塊，尤其在本機(jī)的調(diào)試中通過PLC的通訊模塊與人機(jī)保持通訊狀態(tài)，同時利用橫河PLC CPU本身的通訊口和電腦的RS232串口通訊，實現(xiàn)人機(jī)程序的在線模擬功能；同時利用橫河以太網(wǎng)模塊與電腦的網(wǎng)口相連，實現(xiàn)對程序的上下載及程序監(jiān)控。上述軟、硬件充分保證了調(diào)試的順暢，避免反復(fù)插拔通訊線纜的麻煩。這也是橫河PLC的一個亮點。
5、充分發(fā)揮人機(jī)軟件的功能，在本程序中人機(jī)界面上有關(guān)速度、位置的單位都是以mm為單位，對于PLC來說都需要轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，如果采用PLC程序計算的話，不但占用PLC的程序容量，加大PLC掃描時間，更主要的是容易出錯，因此在本程序中所有涉及數(shù)據(jù)計算的都采用數(shù)值輸入、數(shù)值顯示里的縮放功能，很好的解決了相關(guān)數(shù)據(jù)的計算問題。另外由于在鉆削主畫面里，如果在全自動、半自動運行狀態(tài)下，相應(yīng)的數(shù)值是禁止更改的，為了防止設(shè)備運行中的誤操作，采用指定生效位功能對相應(yīng)的數(shù)值輸入對話框封死。
6、 簡單操作介紹：在“原點調(diào)試”畫面，控制伺服回到零點（包括伺服本身的Z相及機(jī)床的接近開關(guān)原點）,此時按“設(shè)定零點”按鈕，然后再按“進(jìn)給”按鈕進(jìn)行對刀調(diào)試，為避免速度過快打刀，在刀尖接近工件時，將速度降低，然后慢進(jìn)給，使刀尖接觸到工件，完成對刀工作。然后切換到“鉆削工作主畫面”此時根據(jù)實際加工的孔深進(jìn)行“孔深設(shè)定”，此時零點-孔深總距離=孔深+對刀距離，然后根據(jù)這個距離設(shè)定“快進(jìn)距離”、“快進(jìn)速度”、“工進(jìn)距離”、“工進(jìn)速度”，在這里需要注意的是，快進(jìn)距離設(shè)定要稍微小于對刀距離，為的是避免槍鉆快速接近工件而使刀具損壞。全部設(shè)定完畢后，按“退回”按鈕伺服軸退回原點，然后根據(jù)需要按動相應(yīng)工位的聯(lián)動鍵（同時啟動變頻，鉆頭開始旋轉(zhuǎn)），然后按“全自動”或“半自動”按鈕進(jìn)行鉆孔加工（區(qū)別在于全自動狀態(tài)下，設(shè)備將自動連續(xù)循環(huán)下去，如果需要停下來的話，需事先按“預(yù)停”按鈕；然后設(shè)備在加工完一個循環(huán)后自動停下來；而半自動則僅執(zhí)行完一個循環(huán)就停下來）。（具體請參看：原點調(diào)試、鉆削工作主畫面）


　　結(jié)束語：本組合機(jī)作為柴油機(jī)噴油嘴專用加工設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)噴油嘴加工設(shè)備的空白，應(yīng)該說隨著全民環(huán)保意識的增強(qiáng)、歐Ⅲ、歐Ⅳ車輛排放標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制執(zhí)行，對柴油機(jī)的要求標(biāo)準(zhǔn)越來越高，而噴油嘴則是影響柴油機(jī)燃燒效率及排放質(zhì)量的關(guān)鍵部件，從客戶反饋來看目前該機(jī)床已經(jīng)獲得了國內(nèi)多家噴油嘴生產(chǎn)廠家的青睞，如果說能由此給國內(nèi)噴油嘴加工設(shè)備帶來一次創(chuàng)新的話，因為羅升公司的參與合作，也是一次向業(yè)界踐行羅升公司“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、提升制造業(yè)水平”的公司使命的最有力地證明。