數控珩磨自動生產線應用分析

盧 勇，吳義榮

（1.廣州數控信息科技有限公司，廣東廣州 510530；2.中山市拓普康自控設備技術有限公司，廣東中山 528437）

0 前言

數控珩磨自動加工線是大型汽車生產廠家普遍使用的珩磨加工制造設備，汽車生產廠家和普通缸體加工企業不同，汽車廠家的生產車間往往都具備較高的自動化程度，各加工工序都能夠通過自動化輔助設備進行加工對接，因此，加工設備往往選擇具有高度自動化程度，且能夠完成多道加工工序的復合加工設備。作為汽車發動機缸體加工的必備設備，汽車廠家對數控珩磨機床的加工效率、加工精度以及自動化可集成度要求更高，以便于將設備集成到整個生產車間的自動化系統中，滿足較高的自動化加工要求，因此汽車廠家往往選擇能夠完成復合珩磨加工的數控珩磨自動生產線，最常見的數控珩磨自動生產線往往具備四個珩磨軸，以完成粗珩以及精珩加工，同時具備和前、后工序進行自動化對接的信號接口。

1 國內數控珩磨自動生產線現狀

當前國內汽車廠家的數控珩磨自動生產線主要由德國Gehring和Nagel兩家公司提供，這兩家公司的單軸和雙軸數控珩磨機床占據了國內珩磨機床的絕大部分市場，國內廠家僅能生產部分中低檔珩磨機床，市場占有率較小。而更復雜的數控珩磨自動生產線則由這兩家公司壟斷，很少有其他品牌的同類產品。為了詳細了解當前國內數控珩磨自動生產線的應用現狀，筆者近期到神龍汽車有限公司襄陽工廠（以下簡稱“神龍汽車”）進行了實地考察，走訪了“神龍汽車”發動機缸體生產車間，現場了解了該公司使用的數控珩磨自動生產線，對機床整體結構配置和加工工藝有了較深的理解。“神龍汽車”的發動機缸體數控珩磨機床生產線主要完成缸體的自動送料、珩前檢測、粗珩加工、精珩加工、珩后檢測及翻轉倒液等工序，有三條類似數控珩磨自動生產線，均為進口設備。

第一條：法國產珩磨自動線，如圖1所示，其配置見表1。

圖1 “神龍汽車”法國產珩磨自動生產線

表1 法國產珩磨自動線配置

該數控珩磨自動生產線為“神龍汽車”早期進口的法國設備，由工業PC控制，四珩磨軸同步加工，在線實時測量[1-2]。采用滾道輸送，珩前通過I/O信號和送料小車進行信號交互，以實現自動上料。翻轉倒水為整個自動加工線的最后一個環節，翻轉工序完成后，清除缸體積液，然后通過滾道輸送到下一工序的對接滾道輸送帶上。

第二條：德國產Gehring珩磨自動線，如圖2所示，其配置見表2。

圖2 “神龍汽車”進口德國格林珩磨自動線

表2 德國格林珩磨自動線配置

此條珩磨自動生產線為“神龍汽車”近年進口的德國Gehring珩磨機床，復合珩磨加工，采用德國STOTZ量儀進行在線測量，量儀信號直接通過總線與控制器連接，加工效率高，珩磨工件能達到較高精度。上料和送料均采用滾道傳送，利用I/O信號和自動送料設備連接，以集成到整個車間自動化系統。

第三條：德國產Nagel珩磨自動生產線，如圖3所示，其配置見表3。

圖3 “神龍汽車”進口德國納格爾珩磨自動線

表3 德國納格爾珩磨自動線配置

此型號數控珩磨自動生產線為“神龍汽車”近期從德國Nagel公司進口，能完成珩磨復合加工，采用JENOP?TIK HOMMEL公司量儀，量儀信號直接通過電流信號與控制器連接，進行珩磨自動在線測量。上下料同樣采用滾道傳送，通過I/O信號與送料設備連接，以集成到整個車間自動化系統。

2 應用分析

上述三類數控珩磨自動生產線均為復合珩磨加工機床，可完成珩前檢測、自動珩磨加工、在線檢測、珩后加工以及珩后翻轉倒水等加工工藝，通常用于如圖4所示的發動機缸體加工，通過分析總結，控制功能可以分解為以下幾類。

（1）自動上下料

自動上下料采用滾道和其他輸送設備銜接，送料通過PLC信號和送料AGV小車進行交互，實現珩磨自動線和外部輸送設備的對接。下料也采用滾道，珩后檢測正常后直接利用滾道輸送到下一加工工位，各工序連接均用I/O信號進行控制，從而實現珩磨自動生產線和整個車間自動化系統的對接。

圖4 珩磨自動線主要加工的四孔缸體

（2）珩前檢測

珩前檢測的目的是為防止前道工序加工異常，缸孔直徑偏小，導致珩磨加工過程中拉傷磨頭砂條或者孔徑過小撞壞磨頭。因此在缸孔珩磨加工之前，必須采用通止規進行缸孔測量，若發現不合格件則立即報警處理。

通止規上下運動檢測缸孔通常用伺服軸進行控制，檢測軸上安裝傳感器，當通止規控制軸向下運動檢測缸孔時，如果缸孔孔徑過小，檢測到信號，則運動軸立即返向回到原位。

（3）粗珩加工

粗珩單元用來對缸孔進行粗珩加工，此道工序主要進行缸孔去量操作，加工效率直接決定了整個自動線的加工效率，因此該工序采用高速往復，砂條高壓力膨脹進行加工，通常此工序采用單進給，即一組砂條。在珩磨加工中根據要求的孔徑尺寸，量儀實時檢測，完成自動測量加工動作。

粗珩往復軸由伺服軸控制，主軸旋轉可由變頻器控制或者伺服主軸控制，當選擇變頻器控制或者伺服主軸的速度方式時，主軸可達到持續的穩定轉速，測量效果更佳。磨頭砂條膨脹可由液壓系統或者伺服進給軸控制[8]。

（4）精珩加工

精珩單元用來完成粗珩加工后的精加工工序，通常分為拉網和平頂加工兩道工序，每道工序完成不同的加工要求，因此采用雙進給磨頭，拉網砂條和平頂砂條分別控制，當選擇拉網珩磨時，拉網砂條膨脹，完成珩磨加工，缸孔溝槽深度、網紋形狀均由此工序完成；平頂珩磨時，平頂砂條膨脹，此工序主要完成拉網后的缸孔表面處理，消除拉網產生的尖峰，改善溝槽性能。拉網和平頂的加工性能直接決定了發動機缸體的排放性能和使用壽命，屬于珩磨加工中的最核心工藝。

同粗珩單元一樣，拉網珩磨加工中，量儀實時檢測缸體孔徑，完成自動測量加工動作。平頂珩磨加工中，通常使用時間控制，往復若干時間，削平溝槽尖峰即可。

拉網和平頂加工時，往復軸由伺服軸控制，主軸旋轉可由變頻器控制或者伺服主軸控制，當使用伺服主軸的位置方式進行控制時，珩磨往復軸可以和旋轉主軸依據網紋夾角、往復速度等構成插補控制，以得到更高質量的網紋。磨頭砂條膨脹可由液壓系統或者伺服進給軸控制，對于加工薄壁缸套以及為了達到更優指標的網紋溝槽，伺服進給軸控制砂條膨脹更具優勢。

圖5 ETAMIC量儀的屏顯內容

（5）珩后測量

缸體經過精珩單元的加工后，水平輸送到珩后測量單位，由專用珩后測量計算機對缸體進行測量，同時將測量結果顯示在珩后計算機上。

整個珩后測量控制過程中，珩后測頭裝配在珩后伺服軸上，珩后伺服軸由珩磨控制器控制，珩后測量計算機的測量啟動信號由珩磨控制器發出，珩后測量結果以合格或者不合格的形式，通過I/O信號發送給珩磨控制系統，詳細的測量數據在珩后測量計算機上顯示并存儲。

（6）翻轉倒水

此道工序主要起清潔作用，缸體經過粗珩、精珩之后，缸孔中留有大量的珩磨液，翻轉倒水工序需要將缸體多點傾倒，將缸體殘留的珩磨液倒出。

3 總結

以上詳細介紹了國內使用的進口珩磨自動線的應用情況，根據加工工藝進行了功能分解，可供國內相關人士在研發珩磨自動線時參考。