用西門子840D系統(tǒng)改造S40-105 臥式加工中心
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,精工系統(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,。更換新的精工系統(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題,。經(jīng)過調(diào)研，對(duì)國(guó)內(nèi)市 場(chǎng)占有量較大的多家國(guó)外公司的精工系統(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)精工系統(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,?？删幊炭?制器PLC為S7-300,開放性很強(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.精工單元NCU 單元集成了 SINUMERIK840D 精工 CPU 和S7-300的PLC CPU芯片,，包括精工軟件和PLC 軟件。2) 人機(jī)交換裝置MMCPCU50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PLCSINUMERIK840D 系統(tǒng)集成 S7-300 的 PLC,并 通過通訊模塊IM361擴(kuò)展外部的I/O模塊,。開放性 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)是精工改造的主要工作,。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(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 DOSUPA 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ST0PRESBL0NM17M29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)試過程中外圍的問題比較 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)床精工軸的定位精度，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 故障率比過去大大降低,。其發(fā)生的故障均是外圍的 開關(guān),、電磁閥的問題。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),。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考,，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！