用西門子840D系統改造豐田七砂輪曲軸磨床
發表時間:2009-04-29 08:37:56; 來源:
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摘要：本文介紹西門子840D系統在豐田七砂輪磨床改造中的應用，主要闡述其硬件配置、運用PLC及NC相結合的方法來實現曲軸最終尺寸控制.
關鍵詞：840D系統.
綜述：西門子840D是機床的CNC控制系統。我們可以通過CNC控制系統的操作面板執行下列基本功能：開發和修改零件程序；執行零件程序；手動控制；讀入/讀出零件程序和數據；編輯程序數據；報警顯示和取消報警；編輯機床數據。本文主要介紹一下用西門子840D系統實現對日本豐田七砂輪曲軸磨床機床的改造以及利用MAPOSS測量儀器儀表配合NC功能完成控制。
一、概況：
我公司原有一臺豐田七砂輪曲軸精磨磨床機床，產于上世紀七十年代，用TOYODA數控系統配合TOYODA PLC及MAPOSS測量儀器儀表控制。近幾年由于元器件老化，加工精度降低，設備故障率增高，備件價格貴且難以買到。為了保證產品質量，提高工作效率，降低生產成本，我公司決定改造其控制系統。
機床的配置為：砂輪進給直線軸X、靠模修整器橫向移動直線軸V。
二、控制系統的配置：
根據實際情況，我公司選擇了西門子840D，這是因為它具有以下的特點：
NC編程：運用用戶變量、系統變量、間接編程、算術三角函數、比較或邏輯運算、程序跳轉、程序調用、宏調用等給機床的使用帶來了極大的自由度。
使用配置工具或利用Windows技術改變人機界面使操作界面適合于不同的控制任務。窗口式的設計使操作者可以對過程進行全面監控。
SIMODRIVE 611驅動可以實現進給軸驅動，閉環控制以及主軸控制等，該驅動適用于惡劣的工作環境，對灰塵、腐蝕性液體、沖擊、振動及熱沖擊的抵抗力很強。
1、系統的硬件配置
本機床系統有以下配置：
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：
X軸：1FK7061-7AH71-1AA0
V軸：1FK7042-5AH71-1EB0
系統的配置圖如下所示：
2、系統參數配置
機床坐標軸名
MD10000: AXCONF_MACHAX_NAME_TAB［0］＝X1
AXCONF_MACHAX_NAME_TAB［1］＝V1
驅動邏輯號
MD13010 : DRIVE_LOGIC_NR［0］＝1
DRIVE_LOGIC_NR［1］＝2
3、軸參數的設定
軸所需設定的主要機床數據如下:
1）MD30110 CTRLOUT_MODULE_NO ：設定值指定驅動器號／模塊號，可根據驅動器的排列順序來確定該參數的值。
2）MD30130 CTRLOUT_TYPE ：該數據用來確定設定值輸出類型，取值范圍為1或者0。
3）MD30200 NUM_ENCS：編碼器數量
4）MD30220 ENC_MODULE_NO：實際值指定，驅動器號／測量電路號。
5）MD30230 ENC_INPUT_NO：編碼器輸入號，輸入到驅動器子模塊／測量電路板的號碼。
6）MD30300 IS_ROT_AX：是否旋轉軸。
7）MD31000 ENC_IS_LINEAR：直接測量系統（光柵尺）。
8）MD31010 ENC_GRID_POINT_DIST：直接測量系統（光柵尺）的柵距（分割點）。
9）MD31020 ENC_RESO：編碼器分辨率，即編碼器的線數。可根據不同的編碼器賦該參數不同的值。
10）MD31030 LEADSCREW_PITCH：絲杠螺距。可根據絲杠螺距的大小輸入相應的數值。
11）MD31050 DRIVE_AX_RATIO_DNOM：負載變速箱分母。
12）MD31060 DRIVE_AX_RATIO_NUMERA：負載變速箱分子。
13）MD32000 MAX_AX_VELO：最大軸速度。
14）MD32010 JOG_VELO_RAPID：在JOG方式下的快速移動速度。
15）MD32020 JOG_VELO：點動速度。
16）MD32100 AX_MOTION_DIR：軸移動方向。
17）MD32110 ENC_FEEDBACK_POL：實際值符號（編碼器反饋極性）。
根據各軸的實際情況，所設置的參數如下：
●X軸配置：該軸電機內置增量式編碼器，分辨率為2048，齒輪連接非直
連，傳動比為200：3，絲杠螺距為10mm。
機床數據設置：MD30200＝1
MD30230＝2
MD30300=0
MD31000=0
MD31010=0.01
MD31030=10
MD31050=3
MD31060=200
●V軸配置：該軸電機內置絕對值編碼器，分辨率為2048，齒輪連接非直連，傳動比為3：2，，絲杠螺距為6mm。
機床數據設置：MD30200＝2
MD30220＝2
MD30230＝1
MD30300=0
MD31000=0
MD31020=2048
MD31030=6
MD31050=2
MD31060=3
以上的參數配置后，再根據機床各軸的性能要求對諸如機床手動速度、軸加速度、回參考點方式等加以調整，使其滿足機床的要求。
三、工件加工尺寸的控制：
這臺老式曲軸磨床的最終加工尺寸的控制由MAPOSS測量儀完成。我們所選的MAPOSS測量儀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）的進給量由伺服電機控制。在此首先介紹運用PLC及NC相結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
5）砂輪架由油缸推動快進
6）砂輪架由伺服電機帶動快進（X軸），接近工件后變為慢進
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測量儀進
11）MAPOSS測量儀測得加工余量AC2為0.1mm時中心架進，精磨開始
12）測得加工余量AC1為0.05mm時超精磨
13）測得加工余量AC0為0時光磨
14）光磨6秒鐘后砂輪架快退回到原位
15）工件停止旋轉，測量儀、中心架回原位
16）工件松開
17）砂輪開始自動修整，同時下料、上料
2、工作特點：
本機床在工作的過程中具有以下特點：
1）伺服電機粗定位，MAPOSS測量儀精定位：砂輪（X軸）的進給量開始由伺服電機控制。曲軸外圓磨圓以后MAPOSS測量儀才能與工件接觸。量儀與工件接觸后各階段砂輪（X軸）的進給速度及退刀時間均由量儀控制。
2）自動預置新的加工零點R0：由于砂輪每加工一支曲軸就要修整一次，砂輪直徑就會減小一點，砂輪外圓與工件外圓的距離就增大一點。因此每次加工曲軸砂輪架（X軸）快進的距離都是不一樣的，所以每加工完一支曲軸，都要重新預置新的加工零點R0。
3、如何實現加工的控制
基于機床的狀況和使用特點，采用PLC程序和NC控制相結合的方法，對加工的控制就很簡單。
3.1、加工尺寸的控制：
MAPOSS測量儀與工件接觸后，測得加工余量為AC2、AC1、AC0時，分 別向PLC輸入點發高電平信號。系統收到這些信號后， X軸執行刪除余程命令，實現用MAPOSS測量儀來控制加工的目的。
3.2、自動預置新的加工零點R0：
每加工完一支曲軸，系統在X軸后退以前，記下X軸當前的坐標值，用來預置新的加工零點R0.
四、結束語：
豐田七砂輪曲軸精磨磨床機床的控制系統改造完成后，機床操作簡單，故障率降低。所加工的產品各項指標均優于原來的指標，得到了公司的認可。
由于本機床動作簡單， 840D數控系統在機床控制領域中的強大功能還沒有充分發揮出來。我堅信，840D系統在全球各個領域中的應用將越來越廣。 |
