828D系統(tǒng)在機(jī)床立臥雙輸出頭中的應(yīng)用

羅建全，任德勇，王 恒

（漢川數(shù)控機(jī)床股份有限公司，陜西漢中723003）

1 引言

5軸機(jī)床除X、Y和Z外還有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A、B或C軸，在加工過程中當(dāng)C軸或A（B）軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度以后，刀具的方向就會(huì)改變。這時(shí)就需要調(diào)整相應(yīng)的坐標(biāo)系及坐標(biāo)值，給編程帶來很大的麻煩，828D系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)精密的特點(diǎn)，充分利用該系統(tǒng)可以大大簡(jiǎn)化整個(gè)5軸編程和加工過程，并顯著改進(jìn)了生產(chǎn)效果。在這里使用系統(tǒng)中的CYCLE800功能實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)系的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，給程序的編寫帶來很大的便捷。

2 828D系統(tǒng)的功能概述

828D系統(tǒng)的CYCLE800是專門用在帶有角度擺頭的機(jī)床上加工斜面的，也就是常規(guī)的3+2加工,它可以使加工的斜面傾斜一個(gè)角度，傾斜后的斜面和刀具軸垂直，同時(shí)為便于編程方便，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)擺頭的幾何尺寸和刀具長(zhǎng)度自動(dòng)偏置坐標(biāo)系。要使用CYCLE800，必須在參數(shù)方面做相應(yīng)的設(shè)置，五軸變換時(shí)，相關(guān)關(guān)節(jié)鏈尺寸是存在機(jī)床參數(shù)里，而CYCLE800是使用附件頭系統(tǒng)變量＄TC_CARR1［n］到＄TC_CARR40［n］來定義相關(guān)附件頭參數(shù)的，因而要定義相關(guān)的附件頭參數(shù)。

3 立臥雙輸出頭的工藝控制過程

這里描述的是一個(gè)由X、Y、Z、C和一個(gè)立、臥同時(shí)輸出的固定位置頭，在這里將這個(gè)立臥同時(shí)輸出的頭虛擬為一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的B軸，但是這個(gè)B軸僅為兩個(gè)位置，即0°及90°方向。在這里X、Y、Z用于趨近工作區(qū)中的刀具位置，B軸和C軸用于更改刀具設(shè)置和方向。因C軸和主軸用的是同一個(gè)電機(jī)，僅通過機(jī)械切換實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換，為了讓C軸在每次上電以后能夠顯示C軸的坐標(biāo)，在這里使用了828D系統(tǒng)的同步功能。同步功能在828D系統(tǒng)中屬于標(biāo)準(zhǔn)功能，但首先要求設(shè)置參數(shù)［2］19340為1，通過設(shè)置此參數(shù)使機(jī)床在上電復(fù)位后，激活相應(yīng)定義的子程序，例如：CYCPE_MA，然后通過子程序置位C軸當(dāng)前的坐標(biāo)值實(shí)現(xiàn)。利用CYCLE800功能對(duì)立頭及臥頭進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，在加工中通過調(diào)用CYCLE800循環(huán)實(shí)現(xiàn)立頭及臥頭的自動(dòng)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。在這里臥頭設(shè)置可以看作是通過90°轉(zhuǎn)動(dòng)的B軸為第二旋轉(zhuǎn)軸，C軸為第一旋轉(zhuǎn)軸通過CYCLE800設(shè)置I1、I2、I3及相應(yīng)的回轉(zhuǎn)矢量。當(dāng)為立頭時(shí)同樣設(shè)置相應(yīng)的CYCLE800矢量值。通過以上設(shè)置生成相應(yīng)的立頭及臥頭子程序，在828D系統(tǒng)僅能運(yùn)行一組TCARR，所以只能通過上面的設(shè)置生成兩個(gè)文件TC1（立頭）、TC2（臥頭），當(dāng)CYCLE800在運(yùn)行立頭時(shí)先運(yùn)行一下TC1子程序，當(dāng)運(yùn)行臥頭時(shí)先運(yùn)行一下TC2，再由立臥頭相互轉(zhuǎn)換中先取消一下CYCLE800，也就是先運(yùn)行一下CYCLE800，然后再調(diào)用CYCLE800循環(huán)。

4 828系統(tǒng)在立臥雙輸出頭中解決的問題及解決過程

4.1 解決的問題

C軸可以用MOVC帶參的子程序?qū)崿F(xiàn)C軸的分度旋轉(zhuǎn)，通過同步功能實(shí)現(xiàn)對(duì)C坐標(biāo)的斷電重置，通過PRSETON（）指令實(shí)現(xiàn)對(duì)C軸坐標(biāo)的實(shí)時(shí)重置。通過CYCLE800功能的使用使臥頭及立頭在加工中的坐標(biāo)值能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

圖1所示是利用CYCLE800設(shè)置立臥頭過程示意。

圖1 利用CYCLE800設(shè)置立臥頭過程示意

4.2 解決過程

（1）C軸的旋轉(zhuǎn)和主軸的旋轉(zhuǎn)是同一個(gè)軸，在調(diào)試C軸旋轉(zhuǎn)前先調(diào)試C軸的松緊控制。C軸的松緊電磁閥的控制，C軸松緊由3個(gè)電磁閥控制，當(dāng)3個(gè)電磁閥都不吸合時(shí)為C軸夾緊狀態(tài)；C軸的松開分兩步，第一YV1和YV2 吸合，此時(shí)C軸應(yīng)松開當(dāng)松開到位后YV3吸合YV1斷開低壓保持。

（2）檢查C軸的松緊到位信號(hào)（I5.5C軸松開到位信號(hào),I5.6C軸夾緊到位信號(hào)）,檢查時(shí)可以用手動(dòng)方式下按C軸松開鍵及C軸夾緊鍵,也可以在自動(dòng)方式下輸入M21松開，M20夾緊。注意當(dāng)C軸無法松開時(shí)請(qǐng)?jiān)贑軸夾緊方式下先將主軸隨便轉(zhuǎn)一角度，再試是否能松開。

設(shè)置軸參數(shù)將C軸設(shè)為第5軸并且設(shè)為虛擬軸即將MD30130及MD30240都設(shè)置為零。C軸設(shè)為旋轉(zhuǎn)軸并設(shè)為2.5的分度軸，C軸的具體角度通過旋轉(zhuǎn)通過子程序MOVC（）置位。

（3）調(diào)試立臥頭松緊刀:首先要求正確接線，當(dāng)立臥頭按鍵無法轉(zhuǎn)換而又在緊刀到位狀態(tài)這說明立臥頭的松刀輸出接反了（Q1.1，Q1.2），立臥頭的轉(zhuǎn)換必須在緊刀狀態(tài)否則無法轉(zhuǎn)換。具體程序如下。

（4）主軸轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)試：首先保證高低檔接線正確，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速不一致時(shí)首先考慮是否高低檔線是否接反。1000轉(zhuǎn)為高低檔的換檔點(diǎn)。（機(jī)床參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，故一般情況不考慮）。

（5）軸轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)試：首先在手動(dòng)模式下松開C軸，選擇第4軸點(diǎn)動(dòng)方向鍵看是否轉(zhuǎn)動(dòng)，注意轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保證主軸在低檔否則C軸無法轉(zhuǎn)動(dòng)（電流太大過載），如發(fā)現(xiàn)無法旋轉(zhuǎn)C軸并報(bào)警過載，應(yīng)該考慮檔位反了，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主軸電機(jī)在旋轉(zhuǎn)而C軸沒有旋轉(zhuǎn)應(yīng)該是機(jī)械聯(lián)結(jié)不緊或沒有聯(lián)結(jié)，C軸零位調(diào)節(jié)（通過34090偏置目標(biāo)零位）。

5 軟件設(shè)計(jì)

（1）同步子程序CYCPE_MA實(shí)現(xiàn)在機(jī)床開機(jī)復(fù)位以后激活，實(shí)現(xiàn)C軸坐標(biāo)值的置位，將它存放在機(jī)床制造商循環(huán)目錄子程序下，具體子程序如下。

（2）C軸位置初始化子程序C_INI.SPF

（3）C軸旋轉(zhuǎn)子程序MOVC.SPF

6 結(jié)論

通過828D系統(tǒng)的CYCLE800功能及同步功能在機(jī)床的立臥雙輸出頭上的使用，使機(jī)床的立臥頭的使用變得方便且靈活，編程也比較簡(jiǎn)單，在實(shí)際工作中已使用在相關(guān)系列機(jī)床上，運(yùn)行良好。

［1］SINUMERIK 840D/840DI/810D SIMODRIVE 611 DIGITAL調(diào)整表.西門子（中國(guó)）有限公司.

［2］SINUMERIK 828D 簡(jiǎn)明調(diào)試指南.西門子（中國(guó)）有限公司出版自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).