SX-051B臥式五坐標加工中心系統回裝與調試

沈陽航空職業技術學院 王宏偉 李 虹

1 SX 051B臥式五坐標加工中心組成及性能

SX-051B是瑞士StarragHeckert AG公司生產的臥式五坐標加工中心，主軸部分采用了技術先進的電主軸，最高速度可達8000轉/分（當使用HSK-A63刀具夾持器時最高速度可達15000轉/分）機床的刀庫最多可放置60把刀具，保證了多道切削工序可在一臺機床上完成。機床還配備了先進的工件自動交換工作臺，通過工作臺（托盤）的自動交換和較完善的自動檢測、監控功能，可以進行一定時間的無人加工，從而進一步提高了設備的加工效率。當零件大批量加工時精度具有良好的一致性，并且每次裝夾時不必停機，提高了工作效率。機床的五個進給軸（X、Y、Z、B、A）可相互聯動并配有光柵做位置反饋，分辨率可達0.001mm。所有的軸均使用交流電機變頻調速，提高了系統的進給速度。機床配有三個PLC模塊，型號為S7—300，為最大配置，它們分別負責控制系統的輸入/輸出；刀具自動交換系統和工件自動交換系統的輸入；刀具自動交換系統和工件自動交換系統的輸出。B、A軸采用絕對式園光柵；X、Y、Z軸采用增量式直線光柵。數控系統為西門子840D。

2 SINUMERIK 840D數控系統

2.1 SINUMERIK 840D數控系統性能

SINUMERIK 840D是西門子公司20世紀90年代推出的高性能數控系統。它保持西門子前兩代系統SINUMERIK 880和840C的三CPU結構：人機通信CPU（MMC-CPU）、數字控制CPU（NC-CPU）和可編程邏輯控制器CPU（PLC-CPU）。三部分在功能上既相互分工，又互為支持。 在物理結構上，數字控制（NC-CPU）和可編程邏輯控制器（PLC-CPU）合為一體，合成在NCU（Numerical Control Unit）中，但在邏輯功能上相互獨立。相對于前幾代系統，SINUMERIK 840D具有以下幾個特點。

2.2 SINUMERIK 840D數控系統軟件結構

SINUMERIK 840D系統軟件結構如圖2.1所示。

SINUMERIK 840D軟件系統包括4大類軟件：MMC軟件系統、NC軟件系統、PLC軟件系統和通信及驅動接口軟件。

2.2.1 MMC軟件系統

在MMC102/103以上系統均帶有5GB或10GB的硬盤，內裝有基本輸入、輸出系統（BIOS），DR-DOS內核操作系統、Windows95操作系統，以及串口、并口、鼠標和鍵盤接口等驅動程序，支撐SINUMERIK與外界MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之間的相互通信及任務協調。

2.2.2 NC軟件系統

NC軟件系統包括下列內容：

1)NCK數控核初始引導軟件。該軟件固化在EPROM中。

2)NCK數控核數字控制軟件系統。它包括機床數據和標準的循環子系統，是西門子公司為提高系統的使用效能，而開發的一些常用的車削、銑削、鉆削和鏜削功能等軟件。用戶必須理解每個循環程的參數含義才能進行調用。

3)SINUMERIK 611D驅動數據。它是指SINUMERIK 840D數控系統所配套使用的SIMODRIVE 611D數字式驅動系統的相關參數。

4)PCMCIA卡軟件系統。在NCU上設置有一個PCMCIA插槽，用于安裝PCMCIA個人計算機存儲卡，卡內預裝有NCK驅動軟件和驅動通信軟件等。

2.2.3 PLC軟件系統

PLC軟件系統包括PLC系統支持軟件和PLC程序。

1)PLC系統支持軟件。它支持SINUMERIK 840D數控系統內裝的CPU315-2DP型可編程邏輯控制器的正常工作，該程序固化在NCU內。

2)PLC程序。它包含基本PLC程序和用戶PLC程序兩部分。

2.2.4 通信及驅動接口軟件

它主要用于協調PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CPU三者之間的通信。

3 SX—051B臥式五坐標加工中心系統備份

3.1 備份的時機及意義

1)對于剛通過驗收的新設備，在驗收后未斷電前立即做備份；

2)對于有故障的設備，之前又沒做過備份，在接通電源（POWER ON）經過POWER UP之后，NCU上顯示“6”說明系統正常這時再做備份。

3)當NCU上的CPU更換或存儲器更換時，能使設備迅速恢復。

4)當機床參數被意外改動或破壞時，也可用備份直接恢復。

3.2 各種備份的方法及優缺點

3.2.1 各種備份的優缺點

1)系列備份特點：a)一次性選擇所有需要備份的數據；b)備份數據完整（NCK、PLC、MMC、補償文件）；c)*ARC文件保存格式，不能進行編輯；d)只能用于相同軟件版本系統回裝。

2)分區備份特點：a)只針對NCK中的數據（如零件程序、R參數等）；b)分別傳輸數據文件；c)根據需要可針對特定類型的數據單獨進行回裝、節省時間；d)*INI文件保存格式，能進行編輯、修改和保存；e)可以用于不同版本的系統。

3.2.2 系列備份的方法

1)在本機（MMC）硬盤上的系列備份

進入“Service”區→“＞”（擴展菜單）→“Series start-up”→選擇NC+補償數據、PLC、MMC中的一項→為要備份的文件起名→“Archive”即可完成備份

2)在PC/PG上的系列備份（即系列備份的輸出）

MMC103：進入“Service”區口“Interface”菜單口“PG”菜單進行接口參數的設置；

輸入要保存的文件名，然后點擊回車，PG開始接口數據。

MMIC103： 進入“Service”區→“>”（擴展菜單）→“Series startup”。只選擇NC選項（取消PLC和MMC選項），點擊“PG”軟鍵，開始輸出數據。用同樣的方法將PLC數據和MMC的內容輸出到PG/PC上。

（注意：在PCIN中為接收文件起一個新的名字）

3.2.3 分區備份的方法

分區備份：NCK（以文本形式存放，可以修改。）

步驟：Service區→data selection→NC-Active data(其余的全不選)→OK或 Service區→ manage data→ 按“→”打開NC Active Data文件夾（此文件夾目前在NCK的RAM中）→選擇要備份的文件COPY

3.2.4 備份時的注意事項

1)主軸上不能有刀具；

2)如需完整的備份工件程序及循環程序，應先將此內容上載到MMC硬盤上。

4 SX-051B五座標加工中心系統回裝及調試

4.1 回裝前的準備

主要從以下三個方面考慮：

1)萬一回裝失敗應能使設備恢復到故障時的狀態，采取的措施是：為保證能完整地保留加工程序及循環程序，應先將此部分內容上傳到MMC上，然后對故障機進行系列備份。

2)保證回裝前后設備的安全，采取的措施有：摘下主軸上的刀具；將急停按鈕按下；

3)刀庫及工件交換工作臺（如果有的話）保證處于原始（起始）位置，如果不是在正確的位置的話，使用手動或強制的辦法恢復。

4.2 系統的清空

是指系統的NCK和PLC部分的清空：(以下操作在NCU單元上進行)

1)清空NCK SRAM的步驟：a)將S3開關由0→1（接通電源）；b)按RESET鍵（LCD9→2→5→b）；c)將S3開關又1→0（ RESET可清除報警），則NCK清空完成。

2)清空PLC RAM的步驟（只能清空用戶PLC程序，不能清空系統程序）

a)將S4開關由0→2（PR燈滅，PS燈亮）；

b)將S4開關由2→3（PS燈滅，然后再次亮起），在PS燈再次亮起的3秒內完成第③步；

c)將S4開關由3→2→3→2（如果成功PS燈會閃爍）；

d)將S4開關由2→0（PR燈亮，PS燈滅），則PLC清空完成，報警可用S1清除。

4.3 系統的回裝

NC、PLC系列備份文件已經存在硬盤或PC/PG上的話，用兩種方式都可以恢復系統。

4.3.1 從硬盤回裝

全部清空后，采用系列備份回裝（如果找不到此菜單就是管理權限不夠，此時要回到START UP區，選入制造廠版的口令SUNRISE才能進入SERVICE）

操作方法：SET UP→ABORT PASSWORD→SET PASSWORD→SUNRISE

先回裝NC系列備份的數據，再回裝PLC系列備份的數據。

4.3.2 從PC/PG上回裝

用3.2.2中的方法設置MMC和PG的接口參數后，即可進行系列備份文件的輸入；

MMC：選擇“Data in”軟鍵，點擊“V24”軟鍵準備開始輸入數據。通過“OK”軟鍵確認MMC的接收請求。

4.4 機床回裝后的調試案例

通常機床在回裝完成后即可投入使用，但有下列情況之一出現時還需要對機床進行調試才能使用：機床至少有一個軸裝有絕對編碼器；機床配置有刀庫或工件交換臺；

4.5 注意事項

當使用刀庫管理軟件時，在回裝完成后要檢查刀具數據是否正確，如果需要的話，可以進行調整。通常使用備份文件回裝的話，都必須做此項工作。

5 結論

數控機床的數據備份和回裝通常會列為實踐課在實驗機上完成，由于受學校的條件限制和機床本身特殊性的原因往往與工廠有一定的差距，在系統回裝后的調試方面表現得尤為明顯。本文通過對SX-051B五坐標加工中心的維修實踐，總結歸納出調試方面的一些規律：什么樣的機床回裝后需要調試（見4.4節）而調試中的注意事項（見4.5節）等僅供大家參考。

[1]SX-051B臥式五坐標加工中心機床說明書《隨機資料》.

[2]SX-051B臥式五坐標加工中心操作說明書《隨機資料》.

[3]西門子840D學習課程A2484(上冊).