西門子FB3功能在附件頭上的應用

■沈陽機床集團中捷機床有限公司　　（遼寧 110042 ）　李寧寧 徐 歡

西門子FB3功能在附件頭上的應用

■沈陽機床集團中捷機床有限公司（遼寧 110042 ）李寧寧 徐 歡

摘要：在使用附件頭進行加工的過程中很可能會出現主軸輸出轉速、轉矩大于附件頭允許的最大轉速、轉矩的現象，從而造成附件頭損壞。本文通過使用西門子FB3功能對主軸的轉速、轉矩進行限制，可以實現對附件頭機械結構的保護，減少附件頭的損壞。

當前的機床市場中，各種附件頭的應用是非常普遍的。這些附件頭是根據工件的不同工藝需求而定的，有著，也就是說，各種附件頭不僅外觀不一樣，而且各自的加工參數也不相同。例如，機床的主軸轉速可以達到5 000r/ min，轉矩可達到4 000N·m，由于結構原因，附件頭的參數大多數無法達到這么高的指標，所以，使用附件頭在加工過程中就會出現過轉速和過轉矩而造成附件頭損壞的現象。

針對這個問題，在使用附件頭進行加工時，需要對主軸的轉速和轉矩進行限制，可以實現對附件頭機械結構的保護，減少附件頭的損壞。下面就介紹在SINUMERIK 840D數控系統上結合FB3功能、選擇不同的參數組、設置相關NC參數等多種方法對主軸轉速、轉矩進行限制進而實現對附件頭的保護。

1. 轉速的限制

主軸的轉速是通過主軸的軸參數MD35160來限制的，所以主軸轉速限制可使用PLC的FB3功能修改主軸的軸參數MD35160。

先使用Ncvar selector軟件將主軸參數MD35160存儲到FB3功能可以處理的數據塊，假設這里設定為DB184。

然后在PLC程序中填寫如下程序段，每當執行M99時，系統會將主軸的MD35160更改為MD14514[0]中設置的數值。也就是說，需要把附件頭的額定轉速值填寫到MD14514[0]。

LDB20.DBD160//14514[0]

TDB126.DBD 2492

AI32.0//附件頭在主軸上

=DB35.DBX3.6//轉速限制生效

SDB126.DBX 2480.1

ADB126.DBX 2480.2

ODB126.DBX 2480.3

RDB126.DBX 2480.1

CALLFB 3 , DB188

Req:=DB126.DBX2480.1//啟動位

NumVar:=1//需改寫參數的數量

Addr1 := P#DB184.DBX 0.0 BYTE 10//需要改寫的參數

:

Error :=DB126.DBX2480.3//錯誤位

Done :=DB126.DBX2480.2//完成位

State :=DB126.DBW2490//狀態位

SD1 :=DB126.DBD2492//寫入的數值

:

SD8 :=

上述程序段中DB20.DBD160即為MD14514[0]，這個對應關系取決于NC參數MD14504、MD14506的設定。

2. 轉矩的限制

主軸轉矩是通過MD1428來限制的，由于這個參數有8組數據可以使用，我們可以通過選擇不同的參數組對轉矩進行限制。

（1）參數組的選擇。在PLC中填寫如下語句：

AI32.0//附件頭在主軸上

AI32.1 //低擋到位

ANI32.2//高擋不到位

=DB35.DBX21.0//主軸參數組2有效AI32.0//附件頭在主軸上

ANI32.1 //低擋到位

AI32.2//高擋到位

=DB35.DBX21.1//主軸參數組3有效

假設設定主軸軸號為5，附件頭不在主軸上（即附件頭與滑枕連接信號到位）時，第1組參數有效；當附件頭在主軸上、主軸低擋到位時，第2組參數有效；當附件頭在主軸上、主軸高擋到位時，第3組參數有效。PLC接口信號與參數組的對應關系如附表所示。

PLC接口信號與參數表

（2）數值的計算。選擇生效的參數組后，需要將附件頭相關數據的限制值填入到MD1428中。由于這些參數的單位是百分比，這就需要對主電動機、附件頭的轉矩進行計算，將計算的百分比填入相應的參數中。下面介紹計算的具體方法。

計算所需的參數有：T為主電動機轉矩；TH為附件頭轉矩；S1∶S2為低擋降速比；S3∶S4為高擋降速比。

關于降速比進行舉例說明：例如，低擋時，減速機的降速比I=3，則S1∶S2=1∶3；高擋時，減速機的降速比I=1.5，則S3∶S4=2∶3。

MD1428[1] 低擋的轉矩百分比=TH×S1×100/T×S2

MD1428[2] 高擋的轉矩百分比=TH×S3×100/T×S4

（3）使用FB3功能修改參數。先使用Ncvar selector軟件將MD1428存儲到FB3功能可以處理的數據塊，假設這里設定為DB185。然后在PLC中填寫如下程序段：

LDB20.DBD164//14514[1]

TDB126.DBD 2496

LDB20.DBD168//14514[2]

TDB126.DBD 2500

LDB20.DBD168//14514[3]

TDB126.DBD 2504

AI32.0//附件頭在主軸上

SDB126.DBX 2481.1

ADB126.DBX 2481.2

ODB126.DBX 2481.3

RDB126.DBX 2481.1

CALLFB 3 , DB189

Req:=DB126.DBX2481.1//啟動位

NumVar:=3//需改寫參數的數量

Addr1 := P#DB185.DBX 0.0 BYTE 10

:

State :=DB126.DBW2488//狀態位

Error :=DB126.DBX2481.3//錯誤位

Done :=DB126.DBX2481.2//完成位

SD1 :=DB126.DBD2496//寫入MD1428的值

:

SD8 :=

上面的程序段是設置1個附件頭的保護數據，多個附件頭的數據可參照其隨意擴展。

3. 結語

靈活應用上述的方法，實現對附件頭機械結構的保護，解決了不同附件頭的不同轉速和不同轉矩的限制，基本上解決了因為過轉速和過轉矩對附件頭的損壞，為企業節省大量的資金，也為用戶帶來一定的經濟效益。

收稿日期：（20140812）