為了解決精密磨削技術(shù)方面的老化問題，Echo Hill徹底修改了其機(jī)床方案，并配備了Beckhoff基于 PC 和EtherCAT的集成式控制平臺(tái)。

改良后的計(jì)量讓 Echo Hill 能夠在生產(chǎn)期間更容易地在閉環(huán)控制基礎(chǔ)上矯正磨削模式，該系統(tǒng)可自動(dòng)修改直到微米級(jí)，甚至更低。機(jī)床成功地與最多 4 個(gè)零件同時(shí)運(yùn)行，而不會(huì)降低效率。

    精密零件的生產(chǎn) — 在過去高度專業(yè)化的手動(dòng)加工領(lǐng)域 — 現(xiàn)在很大程度上都是用機(jī)床來完成的。無心磨削是針對(duì)精密磨削圓柱形機(jī)器組件的專門技術(shù)，其中，工件不是固定的，而是在一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的磨輪和較慢速旋轉(zhuǎn)的小型調(diào)節(jié)輪之間旋轉(zhuǎn)。例如，此項(xiàng)技術(shù)可以用于生產(chǎn)汽車、航空或航天行業(yè)使用的精密零件。滿足最小公差要求，直到微米范圍，短期生產(chǎn)和全自動(dòng)批量生產(chǎn)需要強(qiáng)大的、定制化自動(dòng)化技術(shù)，Beckhoff基于 PC 和EtherCAT的集成式控制平臺(tái)則能充分滿足客戶這一需求。

在無心磨削技術(shù)中，工件不是固定的，而是在一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的磨輪和較慢速旋轉(zhuǎn)的小型調(diào)節(jié)輪之間旋轉(zhuǎn)。例如，此項(xiàng)技術(shù)可以用于生產(chǎn)汽車、航空或航天行業(yè)使用的精密零件

    加拿大公司 Echo Hill Automation 總部位于安大略省的Beamsville，專門生產(chǎn)針對(duì)無心磨削的機(jī)床。目前市面上提供的其它磨床一般一次只能加工一個(gè)零件。在許多情況下，不同的磨削曲線仍然必須手動(dòng)設(shè)置。過去，另一個(gè)與無心磨削相關(guān)的問題是零件計(jì)量。

    Echo Hill 在研發(fā)上投入了大量的精力，旨在優(yōu)化磨削工藝過程。“我們的大多數(shù)客戶加工各種不同的零件，即生產(chǎn)往往是短期的，需要頻繁更換產(chǎn)品。另一個(gè)因素是，多年來，加工后零件的尺寸公差變得越來越小。“Echo Hill Automation 公司總裁 Harry Schellenberg說道。“為了能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高效率的小批量及不同尺寸的生產(chǎn)，我們不得不重新設(shè)計(jì)我們的機(jī)床。”

    Echo Hill 徹底修改了其機(jī)床方案

    在很多情況下，這種機(jī)床用的磨削頭重量可超過千磅（500 千克），因此用于移動(dòng)機(jī)床部件的機(jī)械部分磨損非常厲害。更重要的是，眾所周知，磨削過程會(huì)產(chǎn)生碎片，這意味著即使高精度磨床在滿足嚴(yán)格的公差方面也會(huì)有問題。

    Echo Hill 的“Tactic 8”機(jī)床是針對(duì)這些挑戰(zhàn)的創(chuàng)新解決方案。這臺(tái)機(jī)床使用一個(gè) 8 英寸的磨輪，可移動(dòng)部件在它們的頂部旋轉(zhuǎn)，也就是說，線性電機(jī)都安裝在機(jī)床的頂部，從而使得零件不再需要送入到磨輪下面，可以從上面進(jìn)行加工。線性電機(jī)的磁力抵消滑動(dòng)桿的重量，抵消旋轉(zhuǎn)輥滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的重量，從而最大程度地減少磨損，并顯著延長機(jī)床的使用壽命。

    科技自動(dòng)化將機(jī)器人技術(shù)和測量技術(shù)集成到控制平臺(tái)中

    “除了機(jī)械上的改良之外，Tactic 8 配備了Beckhoff基于 PC 和EtherCAT的集成式控制平臺(tái)。這提高了機(jī)床的整體效率。”Harry Schellenberg表示道：“我們開始與Beckhoff 洽談，因?yàn)槲覀冋趯ふ乙粋€(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)。過去，我們使用獨(dú)立的機(jī)床控制器、機(jī)器人和測量系統(tǒng)，因此通信非常復(fù)雜。有了科技自動(dòng)化，我們現(xiàn)在有一個(gè)將機(jī)器人技術(shù)、測量技術(shù)和機(jī)床自動(dòng)化捆綁在一臺(tái) PC、軟件平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)上的平臺(tái)，這為我們帶來了明顯的競爭優(yōu)勢。”

    Echo Hill 使用配備了第二代 Intel® Core™ i3處理器和TwinCAT自動(dòng)化軟件的高性能工業(yè) PC C6515。CP690x 系列“經(jīng)濟(jì)型”遠(yuǎn)程控制面板用于機(jī)床可視化。“HMI 軟件能夠在同一臺(tái) PC 上作為我們的自動(dòng)化軟件運(yùn)行，這是一個(gè)重要的改進(jìn)。”Echo Hill Automation 公司副總裁和控制專家 Dan Schellenberg說道。在轉(zhuǎn)向使用基于 PC 的控制系統(tǒng)作為我們的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)之前，我們使用的是一臺(tái)硬 PLC 和一臺(tái)獨(dú)立的用于 HMI 的 PC。”

Echo Hill 通過一臺(tái) C6515 工業(yè) PC 和TwinCAT自動(dòng)化軟件控制整個(gè)磨削單元，包括三個(gè)機(jī)器人和測量系統(tǒng)

CP690x 系列“經(jīng)濟(jì)型”遠(yuǎn)程控制面板用于機(jī)床可視化

    “基于 PC 的控制平臺(tái)的一大優(yōu)勢是，TwinCAT NC I 將整個(gè)機(jī)器人協(xié)調(diào)和三軸控制集成到一臺(tái)控制器和軟件中。”Dan Schellenberg說道：“由于 PC 運(yùn)行了用于復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的 G 代碼，在參數(shù)變化時(shí)可以相當(dāng)輕松地修改程序。另外，也可以使用不同的編程語言，從標(biāo)準(zhǔn)語言到高度專業(yè)化的語言，這取決于哪種語言最適合特定的任務(wù)。對(duì)于定期循環(huán)的運(yùn)動(dòng)控制元件，TwinCAT提供功能塊，從而節(jié)省了大量的編程時(shí)間。”

    Beckhoff的TwinCAT XML Server增補(bǔ)軟件可用于讀取和寫入標(biāo)準(zhǔn)格式的零件參數(shù)。“考慮到 Echo Hill 的一些應(yīng)用有多達(dá) 4000 個(gè)零件參數(shù)并且這些參數(shù)在生產(chǎn)過程中不斷變化時(shí)，這一點(diǎn)特別有用。”Dan Schellenberg說道。“它使得機(jī)床之間的參數(shù)傳輸靈活了很多。”

    Echo Hill 在整個(gè)磨削過程中實(shí)施全面的零件測試，以達(dá)到最高精度。高精度測得的數(shù)據(jù)采集結(jié)果能夠使得在生產(chǎn)過程中控制加工模式成為可能，它可以執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整，直到微米級(jí)或甚至更低：測量系統(tǒng)能夠以 6 微米的公差控制所有的工件。Tactic 8 同時(shí)可以加工多達(dá)四個(gè)零件，不會(huì)降低精度。Dan Schellenberg熱切地說道：“我們的客戶可以在幾分鐘內(nèi)同時(shí)磨削四個(gè)零件，可以毫無虛言地說，這是磨削工藝的巔峰之作。”

    EtherCAT端子模塊用于優(yōu)化溫度監(jiān)測與振動(dòng)分析

    EtherCAT用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)通訊。不同的EtherCAT I/O 端子模塊用于在磨床上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、溫度監(jiān)測和振動(dòng)分析。Echo Hill 使用集成了超采樣功能的 XFC 端子模塊 EL1262，因此可迅速采集過程級(jí)的二進(jìn)制控制信號(hào)并傳輸給控制器。端子模塊的時(shí)間基可以通過分布式時(shí)鐘與其它的EtherCAT設(shè)備實(shí)現(xiàn)精確同步。這樣，數(shù)字量輸入信號(hào)的瞬時(shí)分辨率增加到總線循環(huán)時(shí)間的 n 倍。EtherCAT同時(shí)將長度和直徑參數(shù)傳輸給所連接的視覺系統(tǒng)，方便了轉(zhuǎn)換期間的機(jī)床配置工作。

    TwinSAFE技術(shù)確保最佳安全性

    Safety over EtherCAT全面確保機(jī)床、操作人員及其他人員的安全。Beckhoff的TwinSAFE技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 系統(tǒng)中集成安全技術(shù) — 一個(gè)簡單、經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，替代了使用單獨(dú)電纜連接并配置有專用軟件、網(wǎng)絡(luò)的特殊安全控制器。

    計(jì)量技術(shù)帶來一系列成功

“Tactic 8 的最大賣點(diǎn)是，它可以同時(shí)加工多達(dá)四個(gè)零件。”Harry Schellenberg說道。對(duì)我們的客戶來說，另一個(gè)重要方面是改良的計(jì)量技術(shù)。現(xiàn)在，我們使用EtherCAT，我們每秒最多可掃描 4000 次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們之前的 1000 次掃描限制。”Echo Hill 公司總裁如是說。

    盡管 Echo Hill 已經(jīng)通過實(shí)施基于EtherCAT的控制平臺(tái)優(yōu)化了機(jī)床的生產(chǎn)能力，但成本沒有任何增加。“恰恰相反，”Dan Schellenberg說道：“由于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)軟件在中央工業(yè) PC 上運(yùn)行，我們能夠降低控制系統(tǒng)的總成本。此外，我們能夠顯著降低控制柜中的空間要求、機(jī)床的占地面積和系統(tǒng)復(fù)雜性。”

    “另一個(gè)競爭優(yōu)勢是機(jī)床所需的轉(zhuǎn)換時(shí)間更短。”控制專家說道。“我們的許多客戶都生產(chǎn)用于汽車變速器的工件，常常都是非常小批量的。這就需要頻繁變化機(jī)床參數(shù)。有了 Tactic 8 之后，轉(zhuǎn)換時(shí)間縮短了 50％以上。”