0引言
90年代,我單位從美國(guó)引進(jìn)一臺(tái)Devling-sund- strand機(jī)床公司生產(chǎn)的臥式加工中心。型號(hào)為S40- 105,數(shù)控系統(tǒng)為先驅(qū)者CNC500,兩交換臺(tái)630x630 mm,刀庫(kù)為鏈條式,容量為72把刀。引進(jìn)后發(fā)現(xiàn)機(jī) 床穩(wěn)定性差,故障率高。時(shí)有刀庫(kù)定位不準(zhǔn),主軸準(zhǔn) 停無(wú)動(dòng)作,系統(tǒng)經(jīng)常引導(dǎo)不成功。以至最后CNC無(wú) 法進(jìn)入引導(dǎo)程序啟動(dòng)機(jī)床。停機(jī)一年多后,于2003 年提出對(duì)此機(jī)床進(jìn)行改造。更換新的數(shù)控系統(tǒng)。
1方案選擇
改造S40-105臥加,方案如何選擇這是擺在我 們面前的一個(gè)主要問(wèn)題。S40-105,它含主軸、X、Y、 Z、B軸及刀具和交換工作臺(tái)的控制。X、Y、B軸配光 柵尺全閉環(huán),系統(tǒng)帶硬盤及軟驅(qū)。
性價(jià)比是關(guān)鍵。操作、編程簡(jiǎn)單方便、維修容易 上手,這也是必須顧及的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)研,對(duì)國(guó)內(nèi)市 場(chǎng)占有量較大的多家國(guó)外公司的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行全 面比較后,我們選用了西門子840D系統(tǒng)。理由:1) 西門子840D提供全中文操作、編程、維修的中文資 料,且人機(jī)對(duì)話的功能很強(qiáng)、很直觀,深受操作者歡 迎。2)西門子系統(tǒng)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償自動(dòng)激活,不需在 程序中編相關(guān)的執(zhí)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)闹噶睿乐沽?由于漏掉或?qū)戝e(cuò)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償語(yǔ)句時(shí)造成撞機(jī)故 障。3)西門子840D有很強(qiáng)的編譯預(yù)處理功能(40
段程序段),避免了由于編程超程而引起的撞機(jī)事 故發(fā)生及程序段的錯(cuò)誤提前報(bào)警提示。4)數(shù)控系統(tǒng) 功能模塊化,PR0FIBUS總線控制。西門子840D數(shù) 控系統(tǒng)有控制2個(gè)軸到可控制31個(gè)軸的多種NCU 模塊提供選擇。硬件連接簡(jiǎn)單,擴(kuò)展容易。可編程控 制器PLC為S7-300,開(kāi)放性很強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)配置很全, 無(wú)需選擇“選擇功能”。性價(jià)比高。
我們和北京凱普精益機(jī)電技術(shù)公司共同合作 完成S40-105加工中心的改造任務(wù)。
2系統(tǒng)硬件組成
1) NCU571.3.數(shù)控單元
NCU 單元集成了 SINUMERIK840D 數(shù)控 CPU 和S7-300的PLC CPU芯片,包括數(shù)控軟件和PLC 軟件。
2) 人機(jī)交換裝置MMC
PCU50人機(jī)對(duì)話單元。它本身就是一臺(tái)帶硬盤 的計(jì)算機(jī)(NT/XP操作系統(tǒng)),內(nèi)置網(wǎng)卡、軟驅(qū)。
OP010:操作面板及顯示單元。建立起SINU- MERIK840D系統(tǒng)與操作人員之間的交互界面。
3) 驅(qū)動(dòng)裝置
全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置SIM0DRIVE611D配以 1FK進(jìn)給伺服電機(jī)和1PH的主軸電機(jī) 611D MSD 主軸伺服模塊:6SN1123-1AA00-0LA1 主軸電機(jī):1PH7133-2NG02.-0B00 611D FDD 交流伺服模塊:6SN1123-1AB00-0CA16SN1123-1AB00-0CA1
伺服電機(jī):1卩1^6101-8人1^1-1八入0〇(、
Y、Z、B 軸)
Y軸帶制動(dòng)器 4)可編程控制器PLC
SINUMERIK840D 系統(tǒng)集成 S7-300 的 PLC,并 通過(guò)通訊模塊IM361擴(kuò)展外部的I/O模塊。開(kāi)放性 很強(qiáng)。
改造中還更換了刀庫(kù)編碼器,主軸定向用編碼 器。
3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
1)PLC程序設(shè)計(jì)是數(shù)控改造的主要工作。
PLC程序是連接NC和機(jī)床的橋梁。它是實(shí)現(xiàn) 機(jī)床的輔助動(dòng)作順序邏輯控制的核心。S7-300的 PLC程序的結(jié)構(gòu)由塊組成。西門子840D已為用戶 提供了一些標(biāo)準(zhǔn)的功能塊,供用戶選用。我們?cè)?PLC程序中設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)功能塊、PLC初始化塊、主軸 控制塊、刀庫(kù)位置更新塊、工作臺(tái)自動(dòng)交換塊、工作 臺(tái)手動(dòng)交換塊、刀庫(kù)自動(dòng)控制塊、刀庫(kù)手動(dòng)控制塊、 刀具自動(dòng)交換塊、刀具手動(dòng)交換塊、報(bào)警處理塊等 功能模塊。
舉例工作臺(tái)交換控制
交換步驟為11步:(1)工作臺(tái)上升(2)機(jī)床門 開(kāi)(3)拖架伸出到機(jī)床側(cè),取機(jī)床上的工作臺(tái)(4)工 作臺(tái)下降,將工作臺(tái)放到拖架上(5)拖架縮回,取回 工作臺(tái)(6)A臺(tái)和B臺(tái)交換(7)拖架伸出,將新的工 作臺(tái)送至機(jī)床(8)工作臺(tái)上升,取下拖架上的工作 臺(tái)(9)拖架縮回(10)工作臺(tái)下降(11)機(jī)床門關(guān)。調(diào) 用M29指令激活工作臺(tái)自動(dòng)交換。
工作臺(tái)自動(dòng)交換子程序如下:(用M39調(diào)用) PROC PALLETCH SAVE DISPLOF SBL0F G500 DO
SUPA G01 Z=-0.961 F=2000;Z 軸工作臺(tái)
交換位置
SUPA G01 X=-50.635 F=2000;X 軸工作
臺(tái)交換位置
SUPA POS [B] =DC (359.032); B 軸工作臺(tái) 交換位置
G04 F3
M29 激活工作臺(tái)自動(dòng)交換
ST0PRE
SBL0N
M17
M29第6步A臺(tái)和B臺(tái)交換程序設(shè)計(jì)如下
|
A |
M80.5 |
|
JCN |
nxt6 |
|
R |
DB2-DBX192.4 |
|
A |
M81.6 |
|
A |
136.6 |
|
R |
Q44.0 |
|
S |
Q44.1 |
|
A |
M81.7 |
|
A |
136.6 |
|
S |
Q44.0 |
|
R |
Q44.1 |
|
A |
M81.6 |
|
A |
137.0 |
|
AN |
137.1 |
|
A |
M81.7 |
|
AN |
137.0 |
|
A |
137.1 |
|
L |
S5T#3S |
|
SD |
T35 |
|
A |
T35 |
|
R |
M80.5 |
|
S |
M80.6 |
|
R |
M81.6 |
|
A |
M81.7 |
|
A |
T30 |
|
S |
DB2-DBX192.5 |
|
|
A/B工作臺(tái)交換動(dòng)作在監(jiān)控時(shí)間內(nèi)來(lái)完成
2)CAPE Manager(凱普管理器)設(shè)計(jì) 用戶通用數(shù)據(jù)設(shè)置:主要設(shè)置了主軸刀號(hào)、機(jī) 械手刀號(hào)、刀庫(kù)當(dāng)前所在位置、當(dāng)前工作臺(tái)A臺(tái)在 機(jī)床上、當(dāng)前工作臺(tái)B臺(tái)在機(jī)床上5個(gè)信息。主要 解決換刀故障和判斷工作臺(tái)A臺(tái)、B臺(tái)的位置,以 便正確的調(diào)用加工。
用戶設(shè)定數(shù)據(jù)設(shè)置:它包含刀具交換時(shí)是采用隨機(jī)方式或是固定方式的選擇;未回參考點(diǎn)是否允 許NC啟動(dòng)以及系統(tǒng)中需要的時(shí)間定時(shí)器時(shí)間的設(shè) 定等數(shù)據(jù)。
刀具管理器:當(dāng)系統(tǒng)啟用了隨機(jī)刀位換刀功 能,則必須使用刀具庫(kù)管理器。 4聯(lián)機(jī)調(diào)試
PLC程序編制完成后,進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。(見(jiàn)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖)
首先應(yīng)按西門子840D系統(tǒng)硬件的連接要求, 將各功能模塊正確連接,確保無(wú)誤。然后對(duì)NC系統(tǒng) 參數(shù)及機(jī)床各數(shù)據(jù)進(jìn)行正確設(shè)置,調(diào)試中對(duì)有一些 參數(shù)隨時(shí)進(jìn)行修改,使其滿足機(jī)床的要求。再對(duì)伺 服系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。調(diào)試過(guò)程中外圍的問(wèn)題比較 多,需要一定的時(shí)間加以解決。
在機(jī)床正常動(dòng)作調(diào)試完成后,我們用雷尼紹公 司的激光干涉儀對(duì)機(jī)床數(shù)控軸的定位精度,重復(fù)定 位精度進(jìn)行了測(cè)試、調(diào)整、使其滿足設(shè)計(jì)要求。
5使用效果
機(jī)床改造于2004.05.正式交付使用。運(yùn)行至今 故障率比過(guò)去大大降低。其發(fā)生的故障均是外圍的 開(kāi)關(guān)、電磁閥的問(wèn)題。西門子840D系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)裝置 均未出現(xiàn)一次故障。
我們認(rèn)為用西門子840D改造后,保證了 S40- 105機(jī)床的精度髙、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)、操作 方便。深受操作工和維修人員的歡迎和好評(píng)。
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