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主辦方聯(lián)系方式:
名稱:中國鍛壓協(xié)會
地址: 北京昌平北清路中關(guān)村生命科學(xué)園博雅C座10層
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用西門子840D系統(tǒng)改造豐田七砂輪曲軸磨床

發(fā)表時間:2009-04-29 08:37:56; 來源:
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、運用PLC及NC相結(jié)合的方法來實現(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;手動控制;讀入/讀出零件程序和數(shù)據(jù);編輯程序數(shù)據(jù);報警顯示和取消報警;編輯機床數(shù)據(jù)。本文主要介紹一下用西門子840D系統(tǒng)實現(xiàn)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(chǎn)于上世紀七十年代,用TOYODA數(shù)控系統(tǒng)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(shè)備故障率增高,備件價格貴且難以買到。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(tǒng)的配置:

根據(jù)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(tǒng)變量、間接編程、算術(shù)三角函數(shù)、比較或邏輯運算、程序跳轉(zhuǎn)、程序調(diào)用、宏調(diào)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(shù)改變?nèi)藱C界面使操作界面適合于不同的控制任務(wù)。窗口式的設(shè)計使操作者可以對過程進行全面監(jiān)控。

SIMODRIVE  611驅(qū)動可以實現(xiàn)進給軸驅(qū)動,閉環(huán)控制以及主軸控制等,該驅(qū)動適用于惡劣的工作環(huán)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(tǒng)的硬件配置

本機床系統(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:

        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

機床坐標軸名

           MD10000: AXCONF_MACHAX_NAME_TAB[0]=X1
         AXCONF_MACHAX_NAME_TAB[1]=V1

驅(qū)動邏輯號

           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)定的主要機床數(shù)據(jù)如下:

       1)MD30110  CTRLOUT_MODULE_NO :設(shè)定值指定驅(qū)動器號/模塊號,可根據(jù)驅(qū)動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:實際值指定,驅(qū)動器號/測量電路號。
       5)MD30230  ENC_INPUT_NO:編碼器輸入號,輸入到驅(qū)動器子模塊/測量電路板的號碼。
       6)MD30300  IS_ROT_AX:是否旋轉(zhuǎn)軸。
       7)MD31000  ENC_IS_LINEAR:直接測量系統(tǒng)(光柵尺)。
       8)MD31010  ENC_GRID_POINT_DIST:直接測量系統(tǒng)(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(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(jù)各軸的實際情況,所設(shè)置的參數(shù)如下:

●X軸配置:該軸電機內(nèi)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(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:該軸電機內(nèi)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(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(diào)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(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)砂輪架由油缸推動快進
  6)砂輪架由伺服電機帶動快進(X軸),接近工件后變?yōu)槁M
  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(zhuǎn),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(yù)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(yù)置新的加工零點R0。

3、如何實現(xiàn)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(jié)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(fā)高電平信號。系統(tǒng)收到這些信號后, X軸執(zhí)行刪除余程命令,實現(xiàn)用MAPOSS測量儀來控制加工的目的。

    3.2、自動預(yù)置新的加工零點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)前的坐標值,用來預(yù)置新的加工零點R0.

四、結(jié)束語:

豐田七砂輪曲軸精磨磨床機床的控制系統(tǒng)改造完成后,機床操作簡單,故障率降低。所加工的產(chǎn)品各項指標均優(yōu)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(shù)控系統(tǒng)在機床控制領(lǐng)域中的強大功能還沒有充分發(fā)揮出來。我堅信,840D系統(tǒng)在全球各個領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣。
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