6ES7 211-1BE40-0XB0型号介绍
激光焊接优势显著
在汽车制造业中，电阻点焊是常用的焊接方法，但其工艺存在焊接飞溅大、电极头使用寿命短、缝接搭边量较大等难以解决的问题，而CO2焊、MIG焊、铜钎焊等焊接方法受电流电压的影响很大，稳定性难以得到可靠保证。
近年来，激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车制造等领域。
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。在实际工程应用中，其优点主要表现在以下几个方面：
（1）激光束的激光焦点光斑小，功率密度高，可焊接一些高熔点、高强度的合金材料；
（2）自动化程度高，焊接速度快，功效高，可方便地进行任何复杂形状的焊接；
（3）热影响区小，材料变形小，无需后续工序处理；
（4）激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换；
（5）生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益良好。
当然，与传统的焊接方法相比，激光焊接设备昂贵，一次性投资较大，技术要求也很高，目前在我国工业中的应用还相当有限，但生产效率高和易实现自动控制等显著特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造，我公司就已经在A5系列车型的焊装生产线上采用了激光焊接技术，其成功应用已经显现出它的特点和优势。
焊接工艺
这里以我公司A5系列车型行李箱盖外板分总成激光钎焊工艺为例介绍激光焊接的优势和价值。
A5系列车型的车身焊接板件采用的是冷轧低碳钢板（厚0.8～1mm），钎焊焊丝采用φ1.2mm的硅青铜合金焊丝（CuSi3）。
主要焊接工艺过程是：激光发生器发出的聚焦光束照射在焊丝表面上，使焊丝受热充分熔化形成高温金属熔体，熔体流入下面板件之间的缝中，在合适的激光加热条件下，熔体与板件间可以形成良好的冶金结合钎焊层，实现良好的连接，而板件本身则不会被激光的高温严重熔蚀损伤。工艺原理如图1所示。
图1 板件的激光钎焊
激光钎焊系统的组成
我公司采用的激光钎焊系统由主控PLC、激光焊接机器人、工装夹具、激监控系统、激光发生器、循环水冷却器和送丝机构等组成（见图2），其中主控PLC负责与激光焊接机器人、工装夹具之间的通信及协调配合及整个系统的安全保护，机器人则主控激光发生器、循环水冷却器、送丝机构之间的通信、协同工作。
图2 激光钎焊系统的组成
（1）主控PLC
本系统的主控PLC采用SIEMENS-S7-300，CPU为315-2DP。S7-300是模块化中小型PLC系统，它能满足中等性能要求的应用，特点是模块化，易于实现分布控制，易于用户掌握，当控制任务增加时可自由扩展。
（2）激光焊接机器人
该系统采用FANUC-M710i工业机器人，控制柜型号为R-J3Ib，采用了新一代的交流伺服电机和基于32位微处理器的智能控制器。内置sealingtools工具函数，可根据机械人的运行速度实时调节激光的功率和送丝速度。拥有RS232、ModelA/B、ProcessI/O及Profibus等通信接口。
（3）工装夹具
夹具系统由日本FUJI公司开发，通过主控PLC控制，具有足够的装配、焊接空间，不影响焊接操作和工艺质量观察，不妨碍焊件的装卸，具有较好的制造工艺性和较高的机械效率。定位元件和夹紧机构均选用通用化、标准化的零部件。激光焊接机器人及工装夹具见图3。
图3 激光焊接机器人及工装夹具
（4）激光发生器
采用德国TRUMPF公司的型号为HL3006D的Nd:YAG激光发生器（见图4），由YAG晶体工作物质、灯泵浦源和谐振腔组成，大输出功率为3kW，额定输入功率为98kW。在实际应用中，激光的能量一部分用于熔化焊丝，一部分用于预热工件，保证熔融的焊丝在母材上有较好的铺展性从而形成均匀美观的焊缝。
图4 激光发生器
（5）循环水冷却器
采用日本ORION的循环水冷却器，对激光发生器进行冷却。采用三循环冷却方式：工业循环水冷却纯净水、纯净水冷却纯水、纯水冷却激光发生器，保证激光发生器系统的温度控制在180℃左右。
（6）送丝机构
该机构作为激光机器人的从站，主要与激光机器人有三个数字量和一个模拟量的信号通信，分别位于送丝装置的CON5接口、CON7接口和CON2接口内。
工程应用
在激光焊接填丝的环节，厂家推荐的理论参数是焦点位于焊丝表面上方2mm处，使80%的光束照射在焊丝上，20％的光束照射于附近板件上，但实际的系统应用过程中却出现了一些问题，我们及时进行了调整和反复试验，终将激光的焦点定于工件上方12mm处，焊丝紧贴板件送入，工件上的光斑直径约为3mm，焊丝直径为1.2mm。由于光斑的直径约为3mm，钎料的铺展范围被约束在大约3mm的宽度。考虑到实际的焊接速度和焊缝需要敷熔钎料的填充量，合适的送丝速度匹配合适的激光功率和光斑直径是非常必要的。
综合生产实际情况，较大的功率可以配合较大送丝速度进行焊接，但较大的热输入会导致板件拐点出现严重的变形，影响A5系列车型行李箱盖外板的表面质量。在工件本身刚度较差的情况下只有通过减小热输入来控制工件的变形。较小的热输入量必然要配合较低的送丝速度，造成的后果是过少的敷熔钎料和不充分的板件预热，这样会直接导致焊缝的不完整和较差的成形。这一问题经过设备厂家和我公司技术人员多番调试，终于成功试验出一套合理的焊接参数，在焊丝与板件接触处钎料铺展充分，焊缝成形均匀且美观牢固，满足了终的外观质量要求。不同参数下的实际焊接效果如表所示。
表 不同参数下的实际焊接效果
图1电控面板
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摘要：本文主要介绍外圈滚道磨床详细工艺和基于中达机电自动化平台的plc控制、交流
伺服控制、变频器、触摸屏的磨床数控系统集成。项目已经开发成功投入商品化应用。
关键词：伺服 滚道磨床
1 引言
磨床是金属冷加工行业的重要工作母机。随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工显得更加重要。在汽车、电力、船舶、冶金、**、航空航天等行业，国产数控磨床正在发挥着越来越大的作用。外圆磨床是使用的广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。外圆磨床还带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。外圆磨床的自动化程度高低界定磨床的加工效率从而决定了磨床的加工规模。
2 磨削工艺
磨床属于金属工件表面精密加工机床。磨床基本原理是用砂轮或油石（刃具）对零件淬硬表面做浅深度微量切削加工。磨削时的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金属层很薄。磨具旋转为主运动，工件或磨具的移动为进给运动。磨床加工精度高、表面粗糙度Ra值小。磨削加工是应用广泛的切削加工方法，由于独具的磨削结构原理，使得磨床与其它金属冷加工机床相比大的特点是切削速度高达每秒可达30m～50m，磨削温度可达1000”C～1500oC，磨削过程历短到只有万分之一秒左右。磨削加工可以获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度值。磨削不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁和有色金属等，还可以加工淬火钢及其他刀具不能加工的硬质材料如陶瓷与硬质合金等。
零件加工的时候主要为两个轴的运动。一个是工件台轴，另一个为磨架轴；工件台行进靠伺服运动，工件架在工件台内，进给的尺寸便是磨削的尺寸，工件台上面安装着上下料气缸,磁性卡盘,修整器。磁性卡盘在零件加工的时候用强磁固定零件，进料和出料前需要卸磁。修整器与工件台一起运动，修整器用来修整砂轮尺寸，其倒下抬起由液压控制。磨架上装着砂轮，磨架运动也由液压控制，并由减速阀来控制不同工序时候的运动速度。除了两个轴运动有关部件还有些辅助机构如磨削液，润滑液，量测架等。3台达外圈滚道磨床电控系统设计
3.1总体设计
高效率是企业的宗旨，高效率意味着高速度。速度是评定外圈滚道磨床电控系统的重要指标。磨床电控项目选用中达EH2系列高速PLC和ASD系列交流伺服系统，在安全的前提下在程序结构上做了优化，大大的提高了每个工件的生产速度，基本每个零件的加工速度控制在6－7秒以内。电控面板上仅仅设置少量的必要按钮，其它大部分操作在触摸屏上实现，充分利用触摸屏信息量巨大的互动对话优势，加上配方和报警智能化管理功能，更有直观性，触摸屏还上显示了每个步骤的状态和时间以便作为参考调整，使得零件加工尽量不在手动控制下操作，大部分加工步骤都有严格顺序，当出现非报警的紧急情况，可以用紧急复位按钮，系统会转入迅速的安全退出流程。电控面板设计如图1所示。
图2自动加工流程
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3.2台达电控系统配置设计
基于台达系统配型为：
（1）PLC:DVP40EH00T2(40点主机，24DI/16DO(继电器),4路200K输入/输出AC電源)；
(2)PLC扩展单元：DVP32HP00R(32點擴充机，16點入，16點出（繼電器），AC電源)；
（3）变频器：VFD022M43A（•迷你型静音7段速控制及简易PLC自动程序运转，高速通讯接口，自动加减速佳化控制功能）；
（4）真彩色触摸屏：AE10THTD（10.4’高亮度512KbytesSRAM自带3通讯口联机功能，可连接3种不同通讯格式的控制器，架构多机联机网络；背部提供功能卡插槽，支持打印机，后续开发其他扩充功能卡；创新的在线/离线模拟功能，方便设计者在程序开发阶段进行程序编辑与除错；支持SMCCard存取人机资料；符合IP65＆NEMA4规格；7MBFM）；(5)交流伺服驱动器：ASD－B1521（交流伺服驱动器内置PID控制，工频切换顺序，停电减速停止控制等功能）。
3.3数控加工流程设计
图2为自动流程框图，自动运行条件若满足，按启动机台便在自动运行中循环运转，直到按停止进入停止流程，或者出现重要报警或紧急复位时自动运行终止。
3.4PLCI/O接口定义
3.5工件台伺服控制运动曲线
伺服控制的运动直接影响到成品规格和质量。图3是交流伺服驱动器：ASD－B1521伺服所拖动的工件台的运动曲线。每个步骤的速度和量根据实际的材料或尺寸不同会有所改变，达到快速高效又要。
图3工件台伺服控制运动曲线
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3.4砂轮磨损自动补偿
磨床砂轮（刀具）自动化修整是重要并且是必要的数控功能。砂轮在连续磨削零件的时候，砂轮本身也会被磨损，尺寸会发生变化，在自动磨零件得时候需加入砂轮的技术性修整（自动磨好若干个零件后修整一次砂轮），砂轮的尺寸变化，零件的磨削起点也得跟着变化，正常情况下，砂轮会修整到磨损砂轮直径的时候自动运转停止，提示换新砂轮。除了自动过程中的技术性修整，连续修整也是必要的，连续修整可以让砂轮直接修整至指定尺寸。砂轮磨损自动补偿流程如图4所示。
图4砂轮磨损补偿流程
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4结束语
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外圈滚道磨床项目已经在无锡某磨床厂开发成功。项目采用中达产品及自动化方案生产了多种型号的磨床，并以出售各地，运行状况良好。实践证明中达整合产品足以满足系统控制要求并能充分发挥设备性能。