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840D数控系统的设定值交换功能在设备改造中的应用
作者:管理员    发布于:2014-03-09 03:52:37    文字:【】【】【
摘要:主轴锥孔研磨机、CNC主轴锥孔研磨机、便携式主轴锥孔研磨机、主轴维修

有些机床设备,其中的两根或者几根轴共用一套伺服电机及驱动装置,通过电磁离合器或电磁阀液压切换,使该台电机可分别驱动各个轴的运动,如:可通过主轴电机切换驱动附件铣头的分度旋转;80年代末捷克产斯科达落地铣镗床,其Z轴(镗杆)和W轴(方滑枕)共用一套电机进行切换驱动。对于普通机床来讲,电气控制上很容易实现;对于数控机床来讲,不仅要考虑各个轴位置给定输出的切换,还要同时考虑各个轴位置反馈信号输入的切换,实现起来很麻烦。对于模拟量式(指给定信号)的数控系统及伺服装置,可以用中间继电器切换,但在切换瞬间容易引起位置脉冲的混乱。对于通过总线连接数字式(指给定信号)的数控系统及伺服装置,就无能为力了。西门子840D数控系统有了设定值交换(Setpoint Exchange)功能,这个问题就迎刃而解了。下面结合我公司已经成功完成的用户一台斯科达SKODA W200HC普通落地铣镗床的机电数控化改造项目来具体说明该功能的应用。
1.机械结构简要说明
  原机床下滑座移动(X轴)为普通齿条传动,现改为双齿轮齿条传动,采用进口齿条,重新设计制造可调整传动间隙的齿轮箱,为了提高控制精度,在床身上安装海德汉带距离码的光栅尺LB382C,为保证X轴行程不变,在床身尾端增接一段支架。
原机床主轴箱上下(Y轴)的滚珠丝杠保留,重新设计制造Y轴传动箱,为了提高控制精度,在立柱上安装海德汉带距离码的光栅尺LB382C。增加主轴箱上下移动的拖链。
  原机床镗杆移动(Z轴)和方滑枕移动(W轴)共用一个传动箱及电机,但有各自的传动滚珠丝杆,通过离合器切换,并有离合器切换到位检测开关。现滚珠丝杆、切换离合器及检测开关全部保留,重新设计制造共用减速箱。在Z轴及W轴丝杆尾端各增加安装绝对值位置编码器一件。
  原主轴直流电机保留,取消原用于攻丝的一套复杂挂轮机构,加装主轴编码器,以完成主轴定向和刚性攻丝螺纹加工等。
  各轴驱动电机更换为西门子1FT6系列交流伺服电机,重新设计制造伺服电机安装接口。下图是Z/W轴的传动示意图。
 840D数控系统的设定值交换功能在设备改造中的应用
2.电气控制系统硬件说明
  840D系统配置∶NCU572.5(Celeron  650MHz  集成于系统的PLC-CPU PLC317-2DP) ,PCU50(1.2GHz/256MB/Windows XP ProEmbsys),OP012(30.7cm/12.1”TFT  分辨率800X600  带鼠标)。镗杆主轴旋转∶840D-ANA???,西门子6RA70直流调速装置(280A),安装西门子主轴编码器6FX2001-3CC50(5V/正弦波/2500线)。整套611D伺服装置配电源???6/47KW(6SN1145-1BA02-0CA1),西门子原装进线电抗器和滤波器。X轴∶驱动电机为1FT6136-6AB71-4AA1(1500转/88NM),功率???SN1123-1AA00-0EA1(单轴56/112A),控制???6SN1118-0DM33-0AA1),安装海德汉LB382C光栅尺。Y轴∶驱动电机为1FT6134-6AB71-4AB1(1500转/75NM),功率???SN1123-1AA00-0DA1(单轴28/56A),控制???6SN1118-0DM33-0AA1),安装海德汉LB382C光栅尺。Z/W轴∶驱动电机为1FT6108-8AB71-4AA1(1500转/61NM),功率???SN1123-1AA00-0DA1(单轴28/56A),控制???6SN1118-0DM33-0AA1),Z轴和W轴各安装海德汉绝对值编码器(ROQ425/EnDat2.2/512线多圈)。
3.系统软件说明
  设定值交换(Setpoint Exchange)是西门子840D系统的一个选择功能,必须作为特殊选件单独订货,其订货号为:6FC5251-0AE76-0AA0,一旦选订了该特殊功能,相应的选件参数位就被设置,相应的选件功能软件就和840D系统软件一起被写入到PCMCIA卡,系统工作时,该卡必须插入在NCU单元的相应插槽中。
4.电气系统硬件连接示意图
 840D数控系统的设定值交换功能在设备改造中的应用
  特别注意:Z轴全闭环的绝对值编码器信号从Z/W装置的第二测量口(-X421)接入,而W轴的绝对值编码器信号从ANA??榈牡诙岵饬靠?-X102)接入。主轴编码器信号从ANA??榈牡谝恢岵饬靠?-X101)接入。应将ANA??榈牡诙嵘栉D庵?即没有相应的实际驱动及电机),并让其在屏幕上不显示出来。
5.参数设置说明
  按上述系统的硬件配置及连接,设置好系统通用参数、通道参数及轴参数等。除此之外,应特别注意下列参数:
  Z轴:MD63750[0]=4----------与第一根轴交换的轴号(4表示是W轴)
         MD63750[1]=0----------与第二根轴交换的轴号
         MD63750[2]=0----------与第三根轴交换的轴号
  W轴:MD30130=0
         MD30350=1
6.PLC控制程序
轴切换的接口信号

Network:1    轴进给倍率修调生效
  SET
  =  “Axis3-Z”.A_Oractive
  =  “Axis4-W”.A_ORactive
Network:2    轴位置测量系统2选择
  SET
  =  “Axis3-Z”.A_PosMeas2
  =  “Axis4-W”.A_PosMeas2
Network:3    轴脉冲使能控制
  A  “611伺服电源??榫托鳌?br />  A  “机床润滑就绪”
  A  “Z/W轴??榫托鳌?br />  =  “Axis3-Z”.A_PulseEnable
  =  “Axis4-W”.A_PulseEnable
Network:4    Z/W轴可切换的条件
  AN  “Axis3-Z”.E_currentcontr
  AN  “Axis4-W”.E_currentcontr
  AN  “Axis3-Z”.E_speedcontr
  AN  “Axis4-W”.E_speedcontr
  AN  “Axis3-Z”.E_positcontr
  AN  “Axis4-W”.E_positcontr
  A    “Axis3-Z”.E_stat
  A    “Axis4-W”.E_stat
  A    “Axis3-Z”.E_AxisReady
  A    “Axis4-W”.E_AxisReady
  A    “Axis3-Z”.A_pulseEnable
  A    “Axis4-W”.A_pulseEnable
  A    “Axis3-Z”.E_motOK
  A    “Axis4-W”.E_motOK
  =    “Z/W轴可切换条件”
Network:5    切换到Z轴
  A    “Z轴选择按钮”
  A    “BAG”.E_JOG
  =    L0.0
  A    L0.0
  BLD  102
  R    “Axis4-W”.A_ContrEable
  A    L0.0
  BLD  102
  S    “Axis4-W”.A_Follow_upMode
  A    L0.0
  A    “Z/W轴可切换条件”
  R    “Axis3-Z”.f24_5
  R    “Axis3-Z”.f24_6
Network:6    切换到W轴
  A    “W轴选择按钮”
  A    “BAG”.E_JOG
  =    L0.0
  A    L0.0
  BLD  102
  R    “Axis3-Z”.A_ContrEable
  A    L0.0
  BLD  102
  S    “Axis3-Z”.A_Follow_upMode
  A    L0.0
  A    “Z/W轴可切换条件”
  S    “Axis3-Z”.f24_5
  R    “Axis3-Z”.f24_6
Network:7    Z轴控制器使能及跟踪模式控制
  AN  “Axis3-Z”.f96_6
  AN  “Axis3-Z”.f96_5
  =    L0.0
  A    L0.0
  FP   M33.1
  S    “Axis3-Z”.A_ContrEnable
  R    “Axis3-Z”.A_Follow_upMode
Network:8    W轴控制器使能及跟踪模式控制
  AN  “Axis3-Z”.f96_6
  A    “Axis3-Z”.f96_5
  =    L0.0
  A    L0.0
  FP   M34.1
  S    “Axis4-W”.A_ContrEnable
  R    “Axis4-W”.A_Follow_upMode
  Network:9    Z轴切换成功检测
  AN  “Axis3-Z”.f96_6
  AN  “Axis3-Z”.f96_5
  A    “Axis3-Z”.E_currentcontr
  A    “Axis3-Z”.E_speedcontr
  A    “Axis3-Z”.E_positcontr
  A    “Axis3-Z”.E_AxisReady
  A    “Axis3-Z”.A_pulseEnable
  A    “Axis3-Z”.E_motOK
  =    “Z轴切换成功”
Network:10    W轴切换成功检测
  AN  “Axis3-Z”.f96_6
  A    “Axis3-Z”.f96_5
  A    “Axis4-W”.E_currentcontr
  A    “Axis4-W”.E_speedcontr
  A    “Axis4-W”.E_positcontr
  A    “Axis4-W”.E_AxisReady
  A    “Axis4-W”.A_pulseEnable
  A    “Axis4-W”.E_motOK
  =    “W轴切换成功”
  后续的PLC程序用上面“Z轴切换成功”, “W轴切换成功”来控制Z/W轴切换离合器的动作,用离合器切换成功到位检测信号分别控制Z、W轴的轴禁止。限于篇幅有限,不再累述。
7.轴参考点的问题
  Z轴及W轴都安装有绝对值编码器,其调整方法和普通带有绝对值位置检测元件的NC轴完全相同。由于是绝对值编码器,所以Z轴及W轴一旦调整好后,就不再需要进行返参考点的过程。
  如果Z轴及W轴是增量式位置反馈元件,则每次完成轴切换后,就必须重新返回参考点建立坐标系,对于滑枕上正在使用附件铣头的情况,则使Z轴重新返参考点就很麻烦。
8.轴误差补偿的问题
  轴反向间隙补偿及螺距误差补偿的方法和普通NC轴完全相同,对绝对值位置检测元件,没有任何问题。对于增量式位置检测元件,当每次完成轴切换后,必须重新返参考点后,误差补偿才生效。
9.结束语
  西门子840D数控系统功能庞大,参数及信号众多,由于水平及篇幅有限、时间仓促,文中多有不妥之处,欢迎同行相互沟通,并请批评指正。(作者:叶远明)
 

脚注信息
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