■濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司 (山東 250022)
宿建友 周 輝 崔曉艷
數(shù)控機(jī)床在實(shí)際加工過(guò)程中,銑頭會(huì)根據(jù)工件的加工需要隨滑枕沿Z軸方向上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加工。有的用戶為了使機(jī)床能夠穩(wěn)定工作,延長(zhǎng)銑頭及附件銑頭使用壽命,保證加工精度,要求銑頭扭矩應(yīng)隨滑枕伸出的長(zhǎng)度不同而自動(dòng)限制其大小,以避免人為操作不當(dāng),造成銑頭超過(guò)其本身額定扭矩而縮短壽命。我公司利用西門(mén)子公司840DSL數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出了銑頭扭矩隨滑枕伸出自動(dòng)限制技術(shù),滿足了用戶這一要求。
通過(guò)參數(shù)設(shè)置、PLC程序運(yùn)算處理,實(shí)現(xiàn)控制主軸電機(jī)扭矩的輸出大小,銑頭就具有根據(jù)滑枕伸出位置自動(dòng)識(shí)別和限制扭矩的功能。現(xiàn)通過(guò)主軸為第四軸的數(shù)控定梁龍門(mén)銑床實(shí)例,介紹銑頭扭矩隨滑枕伸出自動(dòng)限制技術(shù)。
首先在做驅(qū)動(dòng)配置時(shí),進(jìn)入到配置主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)通訊報(bào)文格式界面時(shí),將“針對(duì)該MDS的DDS數(shù)量”的選項(xiàng)改為8,即配置了主軸電動(dòng)機(jī)8套驅(qū)動(dòng)參數(shù)。
通過(guò)驅(qū)動(dòng)參數(shù)P1520可設(shè)置8個(gè)扭矩限制值。首先需要通過(guò)主軸驅(qū)動(dòng)PLC接口信號(hào)DB34.DBX 21.0、DB34.DBX 21.1、DB34.DB X21.2三個(gè)接口信號(hào)的編碼形成其相應(yīng)的8個(gè)狀態(tài),激活參數(shù)組P1520[0]~ P1520[7]的8個(gè)值。三個(gè)接口信號(hào)可分無(wú)附件銑頭和有附件銑頭兩種情況形成編碼。例如:數(shù)控龍門(mén)鏜銑床的滑枕伸出行程為0~-1000mm,當(dāng)無(wú)附件銑頭時(shí),滑枕伸出0~-500mm時(shí)扭矩限制值為其額定扭矩的100%;當(dāng)滑枕伸出-500~-900mm時(shí)扭矩限制值為其額定扭矩的80%;當(dāng)滑枕伸出-900~-1000mm時(shí)扭矩限制值為其額定扭矩的60%。當(dāng)有附件銑頭時(shí),滑枕伸出0~-500mm時(shí)扭矩限制值為其額定扭矩的60%;當(dāng)滑枕伸出-500~-900mm時(shí)扭矩限制值為其額定扭矩的50%;當(dāng)滑枕伸出-900~-1000mm時(shí)扭矩限制值為其額定扭矩的40%。然后根據(jù)電機(jī)的額定扭矩?fù)Q算出不同位置的上限扭矩值,填入P1520參數(shù)組中。
假設(shè):
DB34.DBX 21.0=A
DB34.DBX 21.1=B
DB34.DBX 21.2=C
我們便可以編制A、B、C三個(gè)接口信號(hào)的編碼、滑枕行程和對(duì)應(yīng)參數(shù)值三者之間的關(guān)系表了。無(wú)附件銑頭時(shí)上述三者關(guān)系如表1所示:
表 1
有附件銑頭時(shí)上述三者關(guān)系如表2所示:
表 2
扭矩限制值參數(shù)設(shè)置完畢后,需要編制PLC程序讀出滑枕(Z軸)伸出行程,根據(jù)位置激活對(duì)應(yīng)接口信號(hào),形成編碼,這樣840DSL數(shù)控系統(tǒng)就可以根據(jù)編碼激活對(duì)應(yīng)的電機(jī)扭矩限制值參數(shù)了。下一步是通過(guò)西門(mén)子NC-Var-Selector軟件生成NC-Variable表實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)讀寫(xiě)滑枕(即Z軸)位置變量,來(lái)激活參數(shù)組。
(1)變量選擇器生成。在隨系統(tǒng)一起到貨的工具盒(Toolbox)中,我們可以找到“NC-Var-Selector”并選中,“Nar-Selector”自動(dòng)拷入程序內(nèi)(即電腦“開(kāi)始”菜單中的“程序”里面有“NC-Var-Selector 32bit”)。點(diǎn)擊“NCVar-Selector”,選擇菜單“Nc-Variable”,依次點(diǎn)擊“Select”、“Data”,選中“SW45SL”并打開(kāi),選中“ncv-NcData”打開(kāi),出現(xiàn)一個(gè)變量表(Ncvariable list)。
(2)新建一個(gè)變量表。點(diǎn)擊“P r o j e c t”、“N ew”菜單,出現(xiàn)一個(gè)空白變量表,然后輸入要求的變量表(例Z軸位置):點(diǎn)擊“Edit”,選中“Search”,出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框,選“selection”,在對(duì)話框“Component”內(nèi)找到“SEMA”,按“OK”,移動(dòng)滑塊找到變量名為“measPos1[.]”、“measPos2[.]”,由于我們使用第二測(cè)量系統(tǒng),故雙擊“measPos2[.]”,出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框,修改“LINE”為3,然后“OK”,Z軸位置變量自動(dòng)填入“NEW”變量表第1項(xiàng)中,形成如表3所示。
表 3
建立一個(gè)以var為后綴的文件,將此變量表保存。在菜單“code”中點(diǎn)擊“generate”,將文件變?yōu)橐詀wl為后綴的文件保存。點(diǎn)擊菜單“code”可修改DB塊(默認(rèn)值為DB120)并保存、關(guān)閉。
在菜單“c o d e”中,點(diǎn)擊“to step7 project”,將生成的以awl為后綴的文件導(dǎo)入你所建立的project內(nèi)的“sources”中。
(3)P L C 運(yùn)算處理。打開(kāi)S T E P7軟件,選中你的項(xiàng)目(project),點(diǎn)擊“insert”,在菜單中找到“Extornal Source”并選中,然后找到你的以awl為后綴的文件,選中該文件,在菜單“Edit”中編譯(Compile)后生成指定編號(hào)的數(shù)據(jù)塊。通過(guò)功能塊FB2對(duì)該數(shù)據(jù)塊的調(diào)用,將Z軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)塊DB70,就可得到滑枕(Z軸)的當(dāng)前坐標(biāo)。FB2調(diào)用的程序如下:
CALL FB 2 , DB100
Req :=DB70.DBX44.0
NumVar :=1
Addr1 :="SysVar.get".N_SEMA_measPos23_6 (實(shí)時(shí)讀取Z軸坐標(biāo))
Unit1 :=
Column1:=
Line1 :=
Addr2 :=
Unit2 :=
Column2:=
Line2 :=
Addr3 :=
Unit3 :=
Column3:=
Line3 :=
Addr4 :=
Unit4 :=
Column4:=
Line4 :=
Addr5 :=
Unit5 :=
Column5:=
Line5 :=
Addr6 :=
Unit6 :=
Column6:=
Line6 :=
Addr7 :=
Unit7 :=
Column7:=
Line7 :=
Addr8 :=
Unit8 :=
Column8:=
Line8 :=
Error :=DB70.DBX44.2
NDR :=DB70.DBX44.1
State :=
RD1 :=DB70.DBD4 (讀出的Z軸坐標(biāo)傳送到此數(shù)據(jù)塊中)
RD2 :=
RD3 :=
RD4 :=
RD5 :=
RD6 :=
RD7 :=
RD8 :=
然后將DB70.DBD4的坐標(biāo)值與要求的滑枕伸出的扭矩限制位置進(jìn)行比較,執(zhí)行相應(yīng)的PLC程序,得到對(duì)應(yīng)的編碼,最后數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)編碼狀態(tài)激活相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行扭矩限制。下面是無(wú)附件銑頭情況下的部分PLC程序:
L DB70.DBD4 (讀滑枕移動(dòng)位置)
L -5.000000e+002 (與-500mm比較)
>R
JC M001 (當(dāng)Z軸坐標(biāo)0~-500mm時(shí)跳轉(zhuǎn))
L DB70.DBD4
L -9.000000e+002 (與-900mm比較)
>R
JCN M002 (當(dāng)Z軸坐標(biāo)在-900mm~-1 000mm范圍內(nèi)時(shí)跳轉(zhuǎn))
SET
= DB34.DBX21.0 (當(dāng)Z軸坐標(biāo)在-500mm~-900mm范圍內(nèi)時(shí)激活驅(qū)動(dòng)參數(shù)P1250[1]中的扭矩設(shè)定值。)
CLR
= DB34.DBX21.1
= DB34.DBX21.2
JU END
M002:NOP 1
SET
= DB34.DBX21.1 (當(dāng)Z軸坐標(biāo)在-900mm~-1 000mm范圍內(nèi)時(shí)激活驅(qū)動(dòng)參數(shù)P1250[2]中的扭矩上限設(shè)定值。)
CLR
= DB34.DBX21.0
= DB34.DBX21.2
JU END
M001:CLR (當(dāng)Z軸坐標(biāo)0~-500mm時(shí),主銑頭電動(dòng)機(jī)采用驅(qū)動(dòng)參數(shù)P1250[0]中設(shè)定的額定扭矩值。)
= DB34.DBX21.0 (A)
= DB34.DBX21.1 (B)
= DB34.DBX21.2 (C)
END:NOP 1
當(dāng)上面相應(yīng)接口信號(hào)為1時(shí),數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)把對(duì)應(yīng)的P1520內(nèi)的值作為主銑頭電機(jī)扭矩限制值,這樣就可以實(shí)現(xiàn)銑頭扭矩隨滑枕伸出自動(dòng)限制了。有附件銑頭的情況也以類似方法實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)銑頭扭矩限制的滑枕伸出位置范圍和銑頭扭矩限制值,確定出合理的數(shù)控加工工藝方案,編寫(xiě)加工程序,合理控制加工時(shí)的切削速度和和主軸轉(zhuǎn)速。經(jīng)過(guò)與不使用銑頭扭矩限制技術(shù)的數(shù)控機(jī)床對(duì)比,使用銑頭扭矩限制技術(shù)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí),提高了工件的加工精度,減少了機(jī)床加工時(shí)的震動(dòng)和工件加工面的振紋,同時(shí)延長(zhǎng)了主銑頭和附件銑頭的使用壽命。
銑頭隨滑枕伸出扭矩自動(dòng)限制技術(shù)經(jīng)過(guò)使用,工作可靠,使用起來(lái)方便,不需要增加任何硬件,降低了制造成本,主銑頭和附件銑頭的機(jī)械傳動(dòng)鏈部分故障率明顯減小,減少了數(shù)控機(jī)床的故障維修停機(jī)時(shí)間,提高了數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性和銑頭使用壽命,提高了數(shù)控機(jī)床的加工效率。