检测探头在缸盖底面精加工中的应用

摘要：在加工发动机缸盖时，底面的平行度公差较难控制。故在驱动装置上增加触发式位置检测探头，测量缸盖底面位置。由驱动器采集探头信号并传送到PLC中，在PLC程序中进行补偿。最终提高缸盖底面的加工精度。

关键词：检测探头 缸盖底面 S120

Abstract： When apply the accurate machining about the underside of the cylinder， the tolerance of depth is hard to control. So we add the probe of touch system to measure the position of the underside of the cylinder. The signal of the probe is collected by the drive，and then is compensated in PLC program. Finally we can improve the precision of the machining about the underside of the cylinder.

Keyword： probe；underside of the cylinder；S120

1.引言

近年来，随着我国汽车工业的蓬勃发展，汽车制造业已经成为我国经济的支柱产业。随着汽车产业的兴盛，国内各大汽车发动机制造商对发动机的质量、性能的要求日益提高，对发动机的加工设备、加工工艺要求也日益提高。生产速度的提升，并且质量要求提高，而传统液压机床在控制上无法满足，就必须数控化。

而缸盖是发动机的关键零件之一，缸盖精度要求相当高，尤其是底面平行精度公差较难控制。在传统铣面加工中，缸盖以顶面定位，精铣底面后缸体的公差范围一般是±0.1mm，但是对于更为精密的发动机来说，需要其他部件的的安装配合来找正误差，因此提出一个更为精密的加工方式显得更为重要。

本文结合实例提出一个新的解决方法，即增加一个触发式测量头，通过数控技术进行以切削前缸体底面测量为为基准的补偿加工。整套控制系统的成功应用为缸盖底面加工精度提供了可靠的技术保证。

2.控制系统组成

DKX077-C2单机是一汽无锡柴油机厂委托大连机床设计制造的由NC控制，带海德汉光栅尺，带马尔波斯测头。单面卧式测量缸盖底面、精铣缸盖底面机床。是一个对于单轴驱动器应用较全的配置方式。本文将以此为例，主要研究检测探头在缸盖精加工的应用。机床首先测量工件底面，接着定量切削0.5mm，公差要求±0.01mm。第一次检测切削循环如图1所示。

图1 首次动作循环图

控制系统采用SIEMENS公司的S120单轴伺服驱动，配置CLIQ数据传输的伺服电机，驱动滑台检测和精铣。采用HEIDENHAIN公司的光栅尺进行全闭环控制。位置反馈装置采用MARPOSS公司的触发式位置检测探头。控制系统连接，如图2所示。

图2 系统连接图

3.控制系统设计

3.1 缸盖加工的控制过程

此例主要研究S7-300 CPU控制S120单轴伺服驱动测头及铣头对缸盖底面的加工，在S7-300中配置3个单轴伺服X，Z1，Z2。X控制进给滑台，Z1控制铣头进退，Z2控制测头进退。这样控制系统对铣头和测头分别控制，再通过PLC程序实现补偿加工。缸盖底面检测过程如图3所示。检测探头接触夹具挡块触发时，得到基准点值。基准点据工件定位顶面为固定值216mm。然后依次接触检点1，2，3并将触发值存入PLC相应DB块中，然后计算出平均值。将其与铣刀进给轴原命令值补偿后，滑台进给切削完成缸盖底面的加工。

图3 工件检测示意图

3.2 测头PLC程序

详细动作PLC程序，略。

图4所示为找基准点时的探针值记录程序。

M303.1 基准慢进完成

M102.0 检测自动暂存

M313.7 检测终点记忆

T50 存储延时

MD500 驱动器反馈探针激活时记录值

DB2000.DBD0 基准值位置记忆DB

图 4 测头数据存储

DB2000.DBD8 检点1位置记忆DB

DB2000.DBD12 检点2位置记忆DB

DB2000.DBD16 检点3位置记忆DB

ADD_R 实数加法

DIV_R 除法，得到平均数

图 5 平均值计算

DB2000.DBD20 平均值位置记忆DB

DB2000.DBD40 对刀位置记忆DB

DB2000.DBD4 Z1，Z2位值差值记忆DB

图 6 数据补偿

4.结论

经车间试切削20件（无检测装置），30件（有检测装置），后比较切削结果三检报告得到以下统计论。合格工件48件，不合格2件。无检测装置合格18件，不合格2件；有检测装置装置合格30件，不合格0件。有检测装置平均比无检测装置成品料平行度高0.02mm。充分证明了在有探头检测装置在缸盖底面加工平行度的优越性。

参考文献：

[1]顾仁贵.山特维克刀具监控器在组合机床中的应用.组合机床与自动化加工技术，2003（10）：43～46

[2]Communication between S7-300/400 and SINAMICS S120

[3]SINAMICS Function Manual

[4]Touch system with hard wired transmission operating instructions