針對磨削應用的最大精度和效率

為了解決精密磨削技術方麵的老化問題,Echo Hill徹底修改了其機床方案,並配備了Beckhoff基於 PC 和EtherCAT的集成式控製平台
2026-04-07 04:29:02

  改良後的計量讓 Echo Hill 能夠在生產期間更容易地在閉環控製基礎上矯正磨削模式,該係統可自動修改直到微米級,甚至更低。機床成功地與最多 4 個零件同時運行,而不會降低效率。

  精密零件的生產 — 在過去高度專業化的手動加工領域 — 現(xian)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)都(dou)是(shi)用(yong)機(ji)床(chuang)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)。無(wu)心(xin)磨(mo)削(xue)是(shi)針(zhen)對(dui)精(jing)密(mi)磨(mo)削(xue)圓(yuan)柱(zhu)形(xing)機(ji)器(qi)組(zu)件(jian)的(de)專(zhuan)門(men)技(ji)術(shu),其(qi)中(zhong),工(gong)件(jian)不(bu)是(shi)固(gu)定(ding)的(de),而(er)是(shi)在(zai)一(yi)個(ge)快(kuai)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)磨(mo)輪(lun)和(he)較(jiao)慢(man)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)小(xiao)型(xing)調(tiao)節(jie)輪(lun)之(zhi)間(jian)旋(xuan)轉(zhuan)。例(li)如(ru),此(ci)項(xiang)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)生(sheng)產(chan)汽(qi)車(che)、航空或航天行業使用的精密零件。滿足最小公差要求,直到微米範圍,短期生產和全自動批量生產需要強大的、定製化自動化技術,Beckhoff基於 PC 和EtherCAT的集成式控製平台則能充分滿足客戶這一需求。

  

  在(zai)無(wu)心(xin)磨(mo)削(xue)技(ji)術(shu)中(zhong),工(gong)件(jian)不(bu)是(shi)固(gu)定(ding)的(de),而(er)是(shi)在(zai)一(yi)個(ge)快(kuai)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)磨(mo)輪(lun)和(he)較(jiao)慢(man)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)小(xiao)型(xing)調(tiao)節(jie)輪(lun)之(zhi)間(jian)旋(xuan)轉(zhuan)。例(li)如(ru),此(ci)項(xiang)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)生(sheng)產(chan)汽(qi)車(che)、航空或航天行業使用的精密零件

  加拿大公司 Echo Hill Automation 總部位於安大略省的Beamsville,zhuanmenshengchanzhenduiwuxinmoxuedejichuang。muqianshimianshangtigongdeqitamochuangyibanyicizhinengjiagongyigelingjian。zaixuduoqingkuangxia,butongdemoxuequxianrengranbixushoudongshezhi。guoqu,lingyigeyuwuxinmoxuexiangguandewentishilingjianjiliang。

  Echo Hill 在研發上投入了大量的精力,旨在優化磨削工藝過程。“我wo們men的de大da多duo數shu客ke戶hu加jia工gong各ge種zhong不bu同tong的de零ling件jian,即ji生sheng產chan往wang往wang是shi短duan期qi的de,需xu要yao頻pin繁fan更geng換huan產chan品pin。另ling一yi個ge因yin素su是shi,多duo年nian來lai,加jia工gong後hou零ling件jian的de尺chi寸cun公gong差cha變bian得de越yue來lai越yue小xiao。“Echo Hill Automation 公司總裁 Harry Schellenberg說道。“為了能夠實現高精度、高效率的小批量及不同尺寸的生產,我們不得不重新設計我們的機床。”

 Echo Hill 徹底修改了其機床方案

  在很多情況下,這種機床用的磨削頭重量可超過千磅(500 千克),因(yin)此(ci)用(yong)於(yu)移(yi)動(dong)機(ji)床(chuang)部(bu)件(jian)的(de)機(ji)械(xie)部(bu)分(fen)磨(mo)損(sun)非(fei)常(chang)厲(li)害(hai)。更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi),眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi),磨(mo)削(xue)過(guo)程(cheng)會(hui)產(chan)生(sheng)碎(sui)片(pian),這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)即(ji)使(shi)高(gao)精(jing)度(du)磨(mo)床(chuang)在(zai)滿(man)足(zu)嚴(yan)格(ge)的(de)公(gong)差(cha)方(fang)麵(mian)也(ye)會(hui)有(you)問(wen)題(ti)。

  Echo Hill 的“Tactic 8”機床是針對這些挑戰的創新解決方案。這台機床使用一個 8 yingcundemolun,keyidongbujianzaitamendedingbuxuanzhuan,yejiushishuo,xianxingdianjidouanzhuangzaijichuangdedingbu,congershidelingjianbuzaixuyaosongrudaomolunxiamian,keyicongshangmianjinxingjiagong。xianxingdianjidecilidixiaohuadonggandezhongliang,dixiaoxuanzhuangunhuadongjigoudezhongliang,congerzuidachengdudijianshaomosun,bingxianzhuyanchangjichuangdeshiyongshouming。

  

 科技自動化將機器人技術和測量技術集成到控製平台中

  “除了機械上的改良之外,Tactic 8 配備了Beckhoff基於 PC 和EtherCAT的集成式控製平台。這提高了機床的整體效率。”Harry Schellenberg表示道:“我們開始與Beckhoff 洽談,因為我們正在尋找一個機器人控製係統。過去,我們使用獨立的機床控製器、機器人和測量係統,因此通信非常複雜。有了科技自動化,我們現在有一個將機器人技術、測量技術和機床自動化捆綁在一台 PC、軟件平台和網絡上的平台,這為我們帶來了明顯的競爭優勢。”

  Echo Hill 使用配備了第二代 Intel® Core™ i3處理器和TwinCAT自動化軟件的高性能工業 PC  C6515。CP690x 係列“經濟型”遠程控製麵板用於機床可視化。“HMI 軟件能夠在同一台 PC 上作為我們的自動化軟件運行,這是一個重要的改進。”Echo Hill Automation 公司副總裁和控製專家 Dan Schellenberg說道。在轉向使用基於 PC 的控製係統作為我們的標準係統之前,我們使用的是一台硬 PLC 和一台獨立的用於 HMI 的 PC。”

  

  Echo Hill 通過一台 C6515 工業 PC 和TwinCAT自動化軟件控製整個磨削單元,包括三個機器人和測量係統

  

  CP690x 係列“經濟型”遠程控製麵板用於機床可視化

  “基於 PC 的控製平台的一大優勢是,TwinCAT NC I 將整個機器人協調和三軸控製集成到一台控製器和軟件中。”Dan Schellenberg說道:“由於 PC 運行了用於複雜運動的 G 代(dai)碼(ma),在(zai)參(can)數(shu)變(bian)化(hua)時(shi)可(ke)以(yi)相(xiang)當(dang)輕(qing)鬆(song)地(di)修(xiu)改(gai)程(cheng)序(xu)。另(ling)外(wai),也(ye)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)編(bian)程(cheng)語(yu)言(yan),從(cong)標(biao)準(zhun)語(yu)言(yan)到(dao)高(gao)度(du)專(zhuan)業(ye)化(hua)的(de)語(yu)言(yan),這(zhe)取(qu)決(jue)於(yu)哪(na)種(zhong)語(yu)言(yan)最(zui)適(shi)合(he)特(te)定(ding)的(de)任(ren)務(wu)。對(dui)於(yu)定(ding)期(qi)循(xun)環(huan)的(de)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)元(yuan)件(jian),TwinCAT提供功能塊,從而節省了大量的編程時間。”

  Beckhoff的TwinCAT XML Server增補軟件可用於讀取和寫入標準格式的零件參數。“考慮到 Echo Hill 的一些應用有多達 4000 個零件參數並且這些參數在生產過程中不斷變化時,這一點特別有用。”Dan Schellenberg說道。“它使得機床之間的參數傳輸靈活了很多。”

  Echo Hill 在(zai)整(zheng)個(ge)磨(mo)削(xue)過(guo)程(cheng)中(zhong)實(shi)施(shi)全(quan)麵(mian)的(de)零(ling)件(jian)測(ce)試(shi),以(yi)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)精(jing)度(du)。高(gao)精(jing)度(du)測(ce)得(de)的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)結(jie)果(guo)能(neng)夠(gou)使(shi)得(de)在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)控(kong)製(zhi)加(jia)工(gong)模(mo)式(shi)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng),它(ta)可(ke)以(yi)執(zhi)行(xing)自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng),直(zhi)到(dao)微(wei)米(mi)級(ji)或(huo)甚(shen)至(zhi)更(geng)低(di):測量係統能夠以 6 微米的公差控製所有的工件。Tactic 8 同時可以加工多達四個零件,不會降低精度。Dan Schellenberg熱切地說道:“我們的客戶可以在幾分鍾內同時磨削四個零件,可以毫無虛言地說,這是磨削工藝的巔峰之作。”

 EtherCAT端子模塊用於優化溫度監測與振動分析

  EtherCAT用於實現機床聯網通訊。不同的EtherCAT I/O 端子模塊用於在磨床上進行數據采集、溫度監測和振動分析。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的二進製控製信號並傳輸給控製器。端子模塊的時間基可以通過分布式時鍾與其它的EtherCAT設備實現精確同步。這樣,數字量輸入信號的瞬時分辨率增加到總線循環時間的 n 倍。EtherCAT同時將長度和直徑參數傳輸給所連接的視覺係統,方便了轉換期間的機床配置工作。

 TwinSAFE技術確保最佳安全性

  Safety over EtherCAT全麵確保機床、操作人員及其他人員的安全。Beckhoff的TwinSAFE技術在標準的 I/O 係統中集成安全技術 — 一個簡單、經濟高效的解決方案,替代了使用單獨電纜連接並配置有專用軟件、網絡的特殊安全控製器。

 計量技術帶來一係列成功

  “Tactic 8 的最大賣點是,它可以同時加工多達四個零件。”Harry Schellenberg說道。對我們的客戶來說,另一個重要方麵是改良的計量技術。現在,我們使用EtherCAT,我們每秒最多可掃描 4000 次,遠遠超過我們之前的 1000 次掃描限製。”Echo Hill 公司總裁如是說。

  盡管 Echo Hill 已經通過實施基於EtherCAT的控製平台優化了機床的生產能力,但成本沒有任何增加。“恰恰相反,”Dan Schellenberg說道:“由於機器人運動學軟件在中央工業 PC 上運行,我們能夠降低控製係統的總成本。此外,我們能夠顯著降低控製櫃中的空間要求、機床的占地麵積和係統複雜性。”

  “另一個競爭優勢是機床所需的轉換時間更短。”控製專家說道。“我們的許多客戶都生產用於汽車變速器的工件,常常都是非常小批量的。這就需要頻繁變化機床參數。有了 Tactic 8 之後,轉換時間縮短了 50%以上。”