SM—BR伺服動力刀塔的定位控制技術

夏宏

摘 要：SM-BR系列徑向刀盤動力刀塔配西門子840D（1FT6086-1AH71-G1，絕對值編碼器）伺服電機的應用，通過研究使徑向刀盤動力刀塔在自動方式下通過調用子程序，PLC控制軸方式，實現自動換刀；在手動方式下能夠手動操作，在回零方式下，能夠使刀盤回零。從而提高了操作的方便性，在刀盤位置不準或刀塔出現夾不緊或松不開故障時通過手動刀盤回零的方法，很快校正刀盤，使刀準確定位及解決故障。

關鍵詞：徑向刀盤動力刀塔；子程序；異步子程序；手動回零；準確定位；PLC控制軸

帶動力刀具的刀塔是銑削中心機床的主要部件之一，主要功能是用來儲存加工工序所需要的各種刀具，并按程序指令準確地換取刀具，因此，刀塔及換刀控制便成為車銑中心控制系統中非常關鍵的環節，車銑中心的換刀方式分為有手動換刀和自動換刀兩種方式。由于SM-BR系列徑向刀盤動力刀塔的動力刀具的驅動和刀盤旋轉的驅動是共用一個伺服電機。從而使用PLC梯形圖控制刀塔進行手動控制和自動控制變的很復雜。而通過調用子程序的方式，則使徑向刀盤動力刀塔的控制變的簡單，下面就以車銑中心DL-25MHSY為例，介紹SM-BR徑向刀盤動力刀塔在西門子840D數控系統中如何自動換刀。

1 系統組成

刀盤的旋轉是通過西門子840D系統NC切削程序發出換刀指今如T1M6調用子程序及通知PLC，在通過PLC判斷最近路徑及旋轉角后，使用PLC控制軸功能快控制驅動器，驅動伺服電機帶動刀盤轉定位選刀。

動力刀具是通過NC程序發出如M3S100，M4S200控制驅動器，驅動伺服電機，帶動刀具旋轉，通過發出如SPON[3]=0指令控制驅動器，驅動電機，帶動刀具回零。

而刀盤的夾緊松開是通過子程序發出M指令，通過PLC邏輯控制液壓驅動系統，實現刀盤的夾緊及松開動作。如圖1所示。

2 硬件的連接

刀塔控制部分的硬件接口如圖2所示。

徑向刀盤動力刀塔的電機①電源同西門子的驅動模塊A1連接，控制刀塔伺服電動機運行，電機②反饋電纜同驅動模塊的X412接口連接，用于反饋刀塔刀盤旋轉的角度，PLC輸入接6個刀塔內的接近開關，刀塔轉位沒有齒合開關⑦，刀塔轉位已齒合開關⑧，刀具未齒合開關⑩，刀具已齒合開關⑨，刀塔零點開關④，過載離合器信開關⑾，PLC輸出接兩個電磁閥，刀盤夾緊電磁閥（3a），刀盤松開電磁閥（3b），其中轉位沒有齒合開關⑦和刀具已齒合開關⑨置1時，用以確認伺服電機可以帶動動力刀具旋轉，其中轉位已齒合開關⑧和刀具未齒合開關⑩置1時，用以確認伺服電機可以帶動刀盤旋轉。刀塔零點開關④用于刀盤回零，其中過載離合器信開關⑾的作用是當刀塔故障時，防止電機燒毀。夾緊電磁閥（3a）的作用為控制刀盤鎖緊使機床能夠進行切削加工，松開電磁閥（3b）的作用為控制刀盤松開，使刀盤在刀盤旋轉狀態。

3 子程序控制說明

主程序中執行換刀子程序：T1M6

子程序如下：

IF $P_ISTEST GOTOF RRR；程序測試時跳轉

IF $P_TOOLNO==$P_TOOLP GOTOF RRR；相同刀號時跳轉

IF $P_TOOLP>12 GOTOF RRRR；刀號大于12時跳轉

IF $P_TOOLP<1 GOTOF RRRR；刀號小于1時跳轉

M82；刀盤先夾緊

SPOS[3]=0；電機定位

M80；刀盤松開

G04 F0.2；延時0.2秒

M54：啟動開始轉刀盤

G04 F0.2；延時0.2秒

M82；刀盤夾緊

M206；刀盤夾緊確認

GOTOF RRR；跳轉

RRRR：；標號

MSG（“TOOL NUMBER ERROR>12 OR<1”）；錯誤提示信息

RRR：

M17

4 PLC轉刀盤程序說明

CALL FC18

INO：=M500.3；啟動信號（M54）

IN1：=FALSE

IN2：=B#16#5

IN3：=B#16#1

IN4：=7

IN5：=MD620：電機旋轉角度

IN6：=0.000000e+000

OUT：=M500.1

OUT：=M500.2

OUT：=MB510

5 結論

本文介紹了帶有一個伺服電機的動力刀塔的硬件和軟件系統的設計方法和控制原理，準確地實現了動力刀塔的定位動作和動力刀具的高速旋轉動作。該刀塔采用伺服電動機作為驅動元件，利用驅動器進行位置精確控制和動力刀具高速控制。不僅簡化了刀塔的機械結構，而且提高了轉位速度和精度，使其可靠性增強，有效地滿足了數控機床對功能部件的要求，廣泛應用在國內外的中、高檔數控車床上，具有較高的工程應用價值。

參考文獻

[1]鄒文明.伺服動力刀塔的控制與應用[A].IT時代周刊2013年度論文集[C].2013：108.

（作者單位：大連機床集團車銑中心研究所）