SIEMENS 840D系统在NAXOS大小头磨床改造中的应用

s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文SIEMENS840D系统在NAXOS大小头磨床改造中的应用刘昌杰王洋天润曲轴有限公司【摘要】本文介绍SIEMENS840D数控系统在NAXOS大小头磨床改造中的应用，其中主要阐述了机床工作原理、系统的硬件配置、软件编程思路及该磨床改造过程中的通道同步、磨削过程控制、砂轮恒线速控制等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的解决方法【关键词】840D系统、通道同步、MARPOSSP5测量仪、删余程、恒线速、NAXOS磨床1、简介我公司有一台1985年出厂的德国NAXOS曲轴大小头磨床，该机床具有两个砂轮架：左砂轮架与工件台面垂直，用于精磨曲轴大盘外圆；右砂轮架与工件台面夹70度角，采用成型砂轮，用于精磨曲轴小头端倒角、端面、圆角、外圆。由于两片砂轮能够同时进行工作且采用成型砂轮，所以使用该机床能够有效地减少加工工序、提高产品质量和工作效率。机床电控系统采用MARPOSS仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 加PLC控制，驱动采用直流/步进驱动，都已老化严重故障率高，维修困难，系统备件价格昂贵并且不易购买，机床已不能保证产品质量，满足不了生产的需求。为保证生产，我们采用SINUMERIK840D系统+611D驱动＋1FT6电机＋PLCS7-300成功的对其进了改造，使这台老设备在生产中重新担起了重任。2、机床结构及工作原理本机床是用于加工曲轴大、小头的专用机床。机床由左、右砂轮架单元、头尾架单元、MARPOSS测量仪、液压系统、切削液循环系统等组成。1s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文1、左砂轮架◆本单元用于曲轴大头端的外圆加工◆砂轮架的进给采用液压滑台的快进与伺服电机控制的X1轴精进相结合的方式，工件最终尺寸由MARPOSS测量仪保证。◆砂轮由西门子变频器控制的15KW电机驱动，可以根据砂轮直径的大小对砂轮转速进行调整，以保证磨削的线速度恒定。◆砂轮修整装置安装在砂轮架后部，由靠模、靠模头及驱动油缸、进刀部分、靠模头横向移动驱动等部分组成。修整时，液压缸以一定的压力驱动靠模头贴紧靠 模板 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，然后由V1轴伺服电机带动靠模头按照预定的方向移动，修整刀片和靠模头安装在同一基体上，这样靠模头就带动刀片在砂轮上修整出与靠模板形状相应的轮廓。2、右砂轮架右砂轮架结构与左砂轮架类似，但右砂轮架与工件台面夹70度角，采用成型砂轮，用于加工曲轴小头端倒角、端面、圆角、外圆，砂轮由30KW电机驱动。3、头尾架◆用于支撑并驱动工件旋转以进行磨削。◆工件驱动装置安装在头架上，由拨圈、拨块、驱动电机及拨圈进退驱动油缸组成，工作时，工件放在装载位置，拨块停在安全位置，然后油缸带动拨圈进到工作位2s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文置，拨块卡到工件的平衡铁上，然后由工件旋转电机带动拨圈上的拨块驱动工件旋转。头架顶尖由伺服电机驱动，与工件轴向定位量仪配合可以调整由于工件顶尖孔角度不稳定等原因造成的轴向位置误差。◆尾架顶尖用于頂紧工件，其控制电磁铁得电顶尖退回，失电由弹簧推动顶尖向前頂紧工件。4、液压站液压站由砂轮主轴润滑部分、液压部分及冷却等组成，给砂轮主轴提供润滑油和液压元件提供压力油。5、切削液循环单元由回水泵、出水泵、磁性分离器、电磁阀等组成，给机床修整和磨削提供冷却液。3、系统硬件构成系统的硬件配置及连接如图所示。1、系统采用SINUMERIK840DNCU571.32、人机交换界面采用PCU20+OP0103、驱动采用611D4、电机配置如下：工件驱动电机SP轴1FT6102-8AB71-1AA024.5Nm,1500rpm内置增量值编码器左右砂轮修整器横向移动电机，V1、V2轴相同1FT6061-6AC71-1EG03.7Nm,2000rpm内置绝对值编码器c.工件横向位置调整电机Z1轴1FT6061-6AC71-1EA03.7Nm,2000rpm内置绝对值编码器d.左、右砂轮架进给电机，X1、X2轴相同1FK6063-6AF71-1EG06Nm3000rpm内置绝对值编码器5、左右砂轮电机变频器左砂轮：6SE70变频器(电机15KW)右砂轮：6SE70变频器(电机30KW)3s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文4、控制软件的设计及难点问题的解决方法软件设计的目的就是通过编写相应的程序对系统采集到的各种信息进行处理，以达成我们所预期的对机床的控制，使机床可靠、高效的完成工作。840D数控系统的程序包括PLC程序和NC程序两部分，其中PLC程序设计采用模块化编程，将机床启动条件、PLC使能信号处理、轴控制、辅助功能、报警信息等系统及机床功能编制成不同的模块，这样程序结构合理、层次清晰，方便阅读查找。下面从NC和PLC程序两方面阐述机床控制中的几个重点和难点问题的处理。4.1系统通道分配及同步处理机床有左、右两个砂轮架，要求能够同时工作，且工作时根据工艺要求能够进行同步。解决方法就是在840D系统内定义左、右两个通道，分别控制左、右两个砂轮架且左通道为主通道。左右通道设置数据如下：N19200$ON_NUM_CHANNELS=2CHANDATA(1)N20000$MC_CHAN_NAME="LEFT"CHANDATA(2)N20000$MC_CHAN_NAME="RIGHT"4s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文通道同步利用M指令触发该通道内NC程序读入使能取消，只有两个通道都执行同步指令即达到同步时NC程序才继续向下执行来实现，这样处理既简洁又方便。两个通道内的同步指令都是M80,PLC程序处理如下：ADB21.DBX204.0；左通道同步指令M80SDB2.DBX9.0；510224:CH1andCH2synchronizationreadindisableADB22.DBX204.0；右通道同步指令M80SDB2.DBX27.0；520224:CH1andCH2synchronizationreadindisableADB2.DBX9.0ADB2.DBX27.0；两个通道达到同步NC程序继续向下执行OE3.7；复位RDB2.DBX9.0RDB2.DBX27.0两个通道的NC程序举例如下：%_N_MAIN_L_MPFN220M13；轴向定位量仪进N230WHEN$A_IN[24]==1DODELDTG；快速轴向定位pc1发信点N240G01G90Z1=37F=100N250WHEN$A_IN[23]==1DODELDTG；精确轴向定位pc0发信点N260G01G90Z1=37F=1N330M14；轴向定位量仪退N340M22；工件拨盘进N350M80；CH1ANDCH2SYNCHRONIZATIONN360M4S50；工件快速N370M20；LEFTWHEELRAPIDFORWARDN380M80；CH1ANDCH2SYNCHRONIZATIONN390STOPRE5s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文%_N_MAIN_R_MPFN050IF$A_IN[10]==1GOTOFRMOKN060MSG("RIGHTMASTERDRIVENOTRUN")N070M00N080GOTOFPENDRMOK:N90M80；CH1ANDCH2SYNCHRONIZATIONN100M20；RIGHTWHEELRAPIDFORWARDN110M80；CH1ANDCH2SYNCHRONIZATIONN120STOPRE4.2磨削过程控制磨削过程所需的坐标及尺寸如图所示。R10工件零点坐标R20=76工件最终尺寸R21=R20+0.01工件光磨尺寸R22=R20+0.10工件精磨尺寸R23=R20+0.35工件粗磨尺寸R24=R20+0.40MARPOSS测量尺生效尺寸R25=R20+0.70轴径接近尺寸R26=R20+0.50上道工序留给磨削的加工余量4．2．1工件零点坐标的标定要进行磨削首先要确定工件零点坐标R10，这个值在每次更换砂轮后都要重新进行标定，取一个加工好的工件（半径尺寸为R20）装到机床上，引进砂轮与工件贴紧并记下此时X轴坐标值R80，那么：R10＝R80-R20。4．2．2磨削进给的控制6s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文加工时砂轮架沿X轴负方向快速引进到轴径接近尺寸R25处进行去黑皮磨削；进到MARPOSS测量尺生效尺寸R24时，轴径已经磨圆，MARPOSS测量尺进，为了获得精确的加工尺寸，此后的砂轮进给由MARPOSS测量仪控制。当在测量仪中预设的换速控制尺寸到达时，测量仪依次发出AC3、AC2、AC1、AC0四个信号，经PLC程序处理分别触发NCK数字输入信号$A_IN[15]、$A_IN[16]、$A_IN[17]、$A_IN[18]，然后在加工程序中作为删余程功能的判别条件。测量仪信号在PLC程序中的处理如下：AI52.6；AC3=DB10.DBX123.6；$A_IN[15]AI52.7；AC2=DB10.DBX123.7；$A_IN[16]AI53.0；AC1=DB10.DBX125.0；$A_IN[17]AI53.1；AC0=DB10.DBX125.1；$A_IN[18]磨削进給控制的加工程序如下：N440GOOX1=R25+R10；X1轴快进到轴径接近尺寸N450G01X1=R24+R10F30；X1轴去黑皮磨削N460M26；MEASUREPROBEFORWARDN470G4F1；WAITINGN480M80；CH1ANDCH2SYNCHRONIZATIONN490STOPREMACNINEING2:；删余程磨削N500IF$A_IN[18]==1GOTOFLWPOK；初始尺寸判别N510WHEN$A_IN[15]==1DODELDTGN520G1X1=R23+R10-0.1F2；粗磨尺寸AC3发信点N530WHEN$A_IN[16]==1DODELDTGN540G1X1=R22+R10-0.1F1；精磨尺寸AC2发信点7s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文N550WHEN$A_IN[17]==1DODELDTGN560G1X1=R21+R10-0.1F0.5；光磨尺寸AC1发信点N570WHEN$A_IN[18]==1DODELDTGN580G1X1=R20+R10-0.1F0.01；最终尺寸AC0发信点4.2.3工件零点坐标的自动校正磨削时随着砂轮的磨耗及修整，砂轮直径不断减小，如果不及时对工件零点坐标进行补偿，经过一段时间的积累将会导致工件尺寸过大而不能正常工作。工件零点坐标是通过MARPOSS量仪的零尺寸信号AC0进行校正的,当磨削尺寸余量为零时MARPOSS量仪发出零尺寸信号AC0，此时NC读出X轴当前坐标值，此值与工件最终尺寸的差值即为新的工件零点坐标。加工程序处理如下：N570WHEN$A_IN[18]==1DODELDTGN580G1X1=R20+R10-0.1F0.01；最终尺寸AC0发信点N600stopreN610R80=$AA_IM[X1]；读取X1轴当前坐标值N620R10=R80-R204.3砂轮恒线速的控制磨削时为了得到稳定的加工质量，要求砂轮保持恒定的线速度。但加工过程中随着磨损，砂轮直径越来越小，这就要求砂轮的转速随着直径的变化也按照一定的比例进行调整，以达到砂轮恒线速控制目的。为了降低改造成本，砂轮用普通三相异步电机和西门子6SE70交流变频调速器驱动，从PLC模拟输出模块输出控制电压。首先在NC程序中根据预设的线速度和砂轮直径计算出相应的转速并放入R参数，然后PLC由FB2功能块从R参数读取转速值，经PLC程序换算输出相应的转速指令电压到交流变频调速器，控制砂轮的转速。PLC程序用FB2功能快读取存放砂轮转速的R参数：CALLFB2,DB123；readNCvariableReq:=M90.08s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文NumVar:=1Addr1:=P#DB120.DBX0.0REAL1；读取R参数Error:=M90.1NDR:=M90.2State:=MW92RD1:=MD100；读取的R参数存放地址AM90.2RM90.0ANM90.0ANM90.2SM90.0PLC程序将读入的转速值MD100换算后将得到的指令电压输出到PAW530，具体程序如下：LMD100；装入转速值L2.764800e+004*RL1.500000e+003/RRNDTPAW530；指令值输出5、结束语改造后机床操作方便、调整简单、运行稳定，彻底解决了原先调整繁琐、加工质量不稳定等问题。改造后机床轴的移动速度、定位精度较原先都有很大提高，为充分发挥机床的潜力，在保证机床工作稳定的前提下对其进行了提速，改造后的加工速度较改造前提高了30％。正是由于840D数控系统提供了强大的功能和友好开放的应用界面，我们才在较短的工期内解决了众多的问题，成功的对该磨床进行了改造。相信随着对840D数控系统的了解，其必将在越来越多的领域内得到更广范的应用。9s第二届西门子SINUMERIK数控应用与改造有奖征文参考文献1、SINUMERIK840D/810D/FM-NC编程 指南 验证指南下载验证指南下载验证指南下载星度指南下载审查指南PDF SIEMENS2002年2、SINUMERIK840D/810Di/FM-NC操作手册SIEMENS2002年3、SINUMERIK840D/Installation&Start-upGuideSIEMENS2001年4、SINUMERIK840D/810DDriveFunctionsSIEMENS2001年10