用西門子840D系統(tǒng)改造豐田七砂輪曲軸磨床
發(fā)表時(shí)間:2009-04-29 08:37:56; 來源:news_from
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摘要：本文介紹西門子840D系統(tǒng)在豐田七砂輪磨床改造中的應(yīng)用，主要闡述其硬件配置、運(yùn)用PLC及NC相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)曲軸最終尺寸控制.
關(guān)鍵詞：840D系統(tǒng).
綜述：西門子840D是機(jī)床的CNC控制系統(tǒng)。我們可以通過CNC控制系統(tǒng)的操作面板執(zhí)行下列基本功能：開發(fā)和修改零件程序；執(zhí)行零件程序；手動(dòng)控制；讀入/讀出零件程序和數(shù)據(jù)；編輯程序數(shù)據(jù)；報(bào)警顯示和取消報(bào)警；編輯機(jī)床數(shù)據(jù)。本文主要介紹一下用西門子840D系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)日本豐田七砂輪曲軸磨床機(jī)床的改造以及利用MAPOSS測(cè)量?jī)x器儀表配合NC功能完成控制。
一、概況：
我公司原有一臺(tái)豐田七砂輪曲軸精磨磨床機(jī)床，產(chǎn)于上世紀(jì)七十年代，用TOYODA數(shù)控系統(tǒng)配合TOYODA PLC及MAPOSS測(cè)量?jī)x器儀表控制。近幾年由于元器件老化，加工精度降低，設(shè)備故障率增高，備件價(jià)格貴且難以買到。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，我公司決定改造其控制系統(tǒng)。
機(jī)床的配置為：砂輪進(jìn)給直線軸X、靠模修整器橫向移動(dòng)直線軸V。
二、控制系統(tǒng)的配置：
根據(jù)實(shí)際情況，我公司選擇了西門子840D，這是因?yàn)樗哂幸韵碌奶攸c(diǎn)：
NC編程：運(yùn)用用戶變量、系統(tǒng)變量、間接編程、算術(shù)三角函數(shù)、比較或邏輯運(yùn)算、程序跳轉(zhuǎn)、程序調(diào)用、宏調(diào)用等給機(jī)床的使用帶來了極大的自由度。
使用配置工具或利用Windows技術(shù)改變?nèi)藱C(jī)界面使操作界面適合于不同的控制任務(wù)。窗口式的設(shè)計(jì)使操作者可以對(duì)過程進(jìn)行全面監(jiān)控。
SIMODRIVE 611驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)，閉環(huán)控制以及主軸控制等，該驅(qū)動(dòng)適用于惡劣的工作環(huán)境，對(duì)灰塵、腐蝕性液體、沖擊、振動(dòng)及熱沖擊的抵抗力很強(qiáng)。
1、系統(tǒng)的硬件配置
本機(jī)床系統(tǒng)有以下配置：
UE：6SN1146-1AB00-0BA1,5KW
NCU571.3：6FC5357-0BB11-0AE0
FDD1：6SN1118-0DM23-0AA0
MCP：6FC5203-0AD10-0AA0
PCU20：6FC5210-0DF00-0AA0
OP010：6FC5203-0AD10-0AA0
各軸電機(jī)：
X軸：1FK7061-7AH71-1AA0
V軸：1FK7042-5AH71-1EB0
系統(tǒng)的配置圖如下所示：
2、系統(tǒng)參數(shù)配置
機(jī)床坐標(biāo)軸名
MD10000: AXCONF_MACHAX_NAME_TAB［0］＝X1
AXCONF_MACHAX_NAME_TAB［1］＝V1
驅(qū)動(dòng)邏輯號(hào)
MD13010 : DRIVE_LOGIC_NR［0］＝1
DRIVE_LOGIC_NR［1］＝2
3、軸參數(shù)的設(shè)定
軸所需設(shè)定的主要機(jī)床數(shù)據(jù)如下:
1）MD30110 CTRLOUT_MODULE_NO ：設(shè)定值指定驅(qū)動(dòng)器號(hào)／模塊號(hào)，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的排列順序來確定該參數(shù)的值。
2）MD30130 CTRLOUT_TYPE ：該數(shù)據(jù)用來確定設(shè)定值輸出類型，取值范圍為1或者0。
3）MD30200 NUM_ENCS：編碼器數(shù)量
4）MD30220 ENC_MODULE_NO：實(shí)際值指定，驅(qū)動(dòng)器號(hào)／測(cè)量電路號(hào)。
5）MD30230 ENC_INPUT_NO：編碼器輸入號(hào)，輸入到驅(qū)動(dòng)器子模塊／測(cè)量電路板的號(hào)碼。
6）MD30300 IS_ROT_AX：是否旋轉(zhuǎn)軸。
7）MD31000 ENC_IS_LINEAR：直接測(cè)量系統(tǒng)（光柵尺）。
8）MD31010 ENC_GRID_POINT_DIST：直接測(cè)量系統(tǒng)（光柵尺）的柵距（分割點(diǎn)）。
9）MD31020 ENC_RESO：編碼器分辨率，即編碼器的線數(shù)。可根據(jù)不同的編碼器賦該參數(shù)不同的值。
10）MD31030 LEADSCREW_PITCH：絲杠螺距。可根據(jù)絲杠螺距的大小輸入相應(yīng)的數(shù)值。
11）MD31050 DRIVE_AX_RATIO_DNOM：負(fù)載變速箱分母。
12）MD31060 DRIVE_AX_RATIO_NUMERA：負(fù)載變速箱分子。
13）MD32000 MAX_AX_VELO：最大軸速度。
14）MD32010 JOG_VELO_RAPID：在JOG方式下的快速移動(dòng)速度。
15）MD32020 JOG_VELO：點(diǎn)動(dòng)速度。
16）MD32100 AX_MOTION_DIR：軸移動(dòng)方向。
17）MD32110 ENC_FEEDBACK_POL：實(shí)際值符號(hào)（編碼器反饋極性）。
根據(jù)各軸的實(shí)際情況，所設(shè)置的參數(shù)如下：
●X軸配置：該軸電機(jī)內(nèi)置增量式編碼器，分辨率為2048，齒輪連接非直
連，傳動(dòng)比為200：3，絲杠螺距為10mm。
機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)置：MD30200＝1
MD30230＝2
MD30300=0
MD31000=0
MD31010=0.01
MD31030=10
MD31050=3
MD31060=200
●V軸配置：該軸電機(jī)內(nèi)置絕對(duì)值編碼器，分辨率為2048，齒輪連接非直連，傳動(dòng)比為3：2，，絲杠螺距為6mm。
機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)置：MD30200＝2
MD30220＝2
MD30230＝1
MD30300=0
MD31000=0
MD31020=2048
MD31030=6
MD31050=2
MD31060=3
以上的參數(shù)配置后，再根據(jù)機(jī)床各軸的性能要求對(duì)諸如機(jī)床手動(dòng)速度、軸加速度、回參考點(diǎn)方式等加以調(diào)整，使其滿足機(jī)床的要求。
三、工件加工尺寸的控制：
這臺(tái)老式曲軸磨床的最終加工尺寸的控制由MAPOSS測(cè)量?jī)x完成。我們所選的MAPOSS測(cè)量?jī)x必須在曲軸外圓磨圓以后才能與工件接觸。在此之前，砂輪（X軸）的進(jìn)給量由伺服電機(jī)控制。在此首先介紹運(yùn)用PLC及NC相結(jié)合的方法來控制最終加工尺寸：
1、加工過程：
1）上料
2）工件夾緊
3）軸向定位
4）工件旋轉(zhuǎn)
5）砂輪架由油缸推動(dòng)快進(jìn)
6）砂輪架由伺服電機(jī)帶動(dòng)快進(jìn)（X軸），接近工件后變?yōu)槁M(jìn)
7）軸肩磨削
8）圓角磨削
9）軸頸粗磨
10）軸頸磨圓后（加工余量為0.5mm）MAPOSS測(cè)量?jī)x進(jìn)
11）MAPOSS測(cè)量?jī)x測(cè)得加工余量AC2為0.1mm時(shí)中心架進(jìn)，精磨開始
12）測(cè)得加工余量AC1為0.05mm時(shí)超精磨
13）測(cè)得加工余量AC0為0時(shí)光磨
14）光磨6秒鐘后砂輪架快退回到原位
15）工件停止旋轉(zhuǎn)，測(cè)量?jī)x、中心架回原位
16）工件松開
17）砂輪開始自動(dòng)修整，同時(shí)下料、上料
2、工作特點(diǎn)：
本機(jī)床在工作的過程中具有以下特點(diǎn)：
1）伺服電機(jī)粗定位，MAPOSS測(cè)量?jī)x精定位：砂輪（X軸）的進(jìn)給量開始由伺服電機(jī)控制。曲軸外圓磨圓以后MAPOSS測(cè)量?jī)x才能與工件接觸。量?jī)x與工件接觸后各階段砂輪（X軸）的進(jìn)給速度及退刀時(shí)間均由量?jī)x控制。
2）自動(dòng)預(yù)置新的加工零點(diǎn)R0：由于砂輪每加工一支曲軸就要修整一次，砂輪直徑就會(huì)減小一點(diǎn)，砂輪外圓與工件外圓的距離就增大一點(diǎn)。因此每次加工曲軸砂輪架（X軸）快進(jìn)的距離都是不一樣的，所以每加工完一支曲軸，都要重新預(yù)置新的加工零點(diǎn)R0。
3、如何實(shí)現(xiàn)加工的控制
基于機(jī)床的狀況和使用特點(diǎn)，采用PLC程序和NC控制相結(jié)合的方法，對(duì)加工的控制就很簡(jiǎn)單。
3.1、加工尺寸的控制：
MAPOSS測(cè)量?jī)x與工件接觸后，測(cè)得加工余量為AC2、AC1、AC0時(shí)，分 別向PLC輸入點(diǎn)發(fā)高電平信號(hào)。系統(tǒng)收到這些信號(hào)后， X軸執(zhí)行刪除余程命令，實(shí)現(xiàn)用MAPOSS測(cè)量?jī)x來控制加工的目的。
3.2、自動(dòng)預(yù)置新的加工零點(diǎn)R0：
每加工完一支曲軸，系統(tǒng)在X軸后退以前，記下X軸當(dāng)前的坐標(biāo)值，用來預(yù)置新的加工零點(diǎn)R0.
四、結(jié)束語(yǔ)：
豐田七砂輪曲軸精磨磨床機(jī)床的控制系統(tǒng)改造完成后，機(jī)床操作簡(jiǎn)單，故障率降低。所加工的產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于原來的指標(biāo)，得到了公司的認(rèn)可。
由于本機(jī)床動(dòng)作簡(jiǎn)單， 840D數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)床控制領(lǐng)域中的強(qiáng)大功能還沒有充分發(fā)揮出來。我堅(jiān)信，840D系統(tǒng)在全球各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣。 |
