數控機床關鍵點設置的開發與應用

馬國艷

(沈陽機床(集團)有限責任公司，遼寧 沈陽 110142)

本文基于西門子數控系統，以臥式加工中心的換刀點、換臺點以及回轉中心點的設置為例，系統地介紹數控機床上經常用到的關鍵點的設置與確認方法。首先詳細闡述關鍵點的三種設置與運用方法；其次闡述如何將關鍵點的設置嫁接在人機界面上并分析三種關鍵點設置的優缺點；最后闡述如何確認機床各軸已經到達關鍵點位置。

1 關鍵點設置的方法

1.1 設置為固定點

把數控機床的關鍵點設置為機床各軸的固定點，可以通過在固定點返回數據中設置想要的位置，即把關鍵點的位置值設置在機床數據(MD30600$MA_FIX_POINT_POS[n])中，每個軸最多可以設置4個固定點。

固定點返回的實現有兩種方式：G75編程方式和JOG點動方式。G75編程定位到固定點的方式，應用廣泛，直接通過NC指令編程即可。JOG點動實現固定點定位的方式，需要PLC接口信號支撐，特殊場合時使用。

MD30600 $MA_FIX_POINT_POS：固定點位置設定MD30610 $MA_NUM_FIX_POINT_POS：固定點位置數量設定；

例如：將X軸(AX1)、Y軸(AX2)、Z軸(AX3)、SP軸(AX4)運行到固定機床軸位置(X= 151.65，Y=-17.36，Z= 0，SP=12.58)，該固定位置作為換刀點。機床數據設置如下：

MD30600 $MA_FIX_POINT_POS[AX1,0] =151.65

MD30600 $MA_FIX_POINT[AX2,0]=-17.36

MD30600 $MA_FIX_POINT[AX3,0]=0

MD30600 $MA_FIX_POINT[AX4,0]=12.58

換刀程序“TOOL.SPF”編輯如下：

SUPA G75Z0

STOPRE

SPOS=12.5

SUPA G75X0Y0

1.2 關鍵點設置在NC/PLC接口數據中

關鍵點可以設置在NC/PLC接口數據14514 $MN_USER_DATA_FLOAT中，以換刀點的設置為例，如下所示：

MD14514 $MN_USER_DATA_FLOAT[0]=151.65

MD14514 $MN_USER_DATA_FLOAT[1]=-17.36

MD14514 $MN_USER_DATA_FLOAT[2]=0

MD14514 $MN_USER_DATA_FLOAT[3]=12.58

換刀程序“TOOL.SPF”編輯如下：

SUPA G1G90Z=$MN_USER_DATA_FLOAT[2] F20000

SPOS=$MN_USER_DATA_FLOAT[3]

STOPRE

SUPA G1G90X=$MN_USER_DATA_FLOAT[0] Y=$MN_USER_DATA_FLOAT[1] F20000

1.3 關鍵點存儲在PLC數據中

可以將關鍵點的數據值存儲在PLC數據中，首先在step7-300中編輯定義能夠傳遞存儲換刀點的變量，建立變量表DB116，如圖1所示。

PLC程序編輯如下：

CALL FC 21

IN0:=TRUE

IN1:=B#16#3

IN2:=P#DB116.DBX0.0 DWORD 4

IN3:=0

IN4:=0

OUT0:=M5.0

OUT1:=MW6

SUPA G1G90Z=$A_DBR[8]F20000

SPOS=$A_DBR[12]

STOPRE

SUPA G1G90X=$A_DBR[0] Y=$A_DBR[4] F20000

DEF var1=(I///,"刀庫換刀點："/wr1///160,30,120/0,0,0,0//)

DEF var2=(R3///,"X軸",,"mm"/wr3//"$A_DBR[0]"/160,60,90/200,60,130)

DEF var3=(R3///,"Y軸",,"mm"/wr3//"$A_DBR[4]"/160,90,90/200,90,130)

DEF var4=(R3///,"Z軸",,"mm"/wr3//"$A_DBR[8]"/160,120,90/200,120,130)

DEF var5=(R3///,"主軸",,"度"/wr3//"$A_DBR[12]"/160,150,90/200,150,130)

Easyscreen程序編輯完成后，換刀點的界面就設置完成了，如圖2所示。

1.4 總結

2 關鍵點位置的確認

2.1 軟開關位置確認

這是一種利用數控系統的附加功能來確認機床各軸關鍵點位置是否到位的方法。軟開關功能屬于數控系統的選項功能，如果需開通，需要額外支付該項功能的費用。

激活軟開關授權：6FC5800-0AM07-0YB0限制信號/凸輪控制器。

設置軟開關對生效的軸號：

MD10450 SW_CAM_ASSIGN_TAB[n]

設置相應的正負向位置：

SD41500 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_1[n] 設置軟開關對1—8的負向位置

SD41501 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_1[n] 設置軟開關對1—8的正向位置

SD41502 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_2[n] 設置軟開關對9—16的負向位置

SD41503 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_2[n] 設置軟開關對9—16的正向位置

SD41504 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_3[n] 設置軟開關對17—24的負向位置

SD41505 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_3[n] 設置軟開關對17—24的正向位置

SD41506 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_4[n] 設置軟開關對25—32的負向位置

SD41507 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_4[n] 設置軟開關對25—32的正向位置

例如：一臺臥式加工中心，有X、Y、Z、SP四個軸參與關鍵點的設置，當交換刀具時需要檢測X軸、Y軸，Z軸和SP主軸的位置，偏差要求如下：

X軸 151.65 mm 誤差±0.05 mm

Y軸 -17.36 mm 誤差±0.05 mm

Z軸 0 mm 誤差±0.05 mm

SP軸 12.58° 誤差±0.05°

設置四個軟開關對：

SD41500 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_1[0]=151.7

SD41501 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_1[0]=151.6

SD41500 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_1[1]=-17.31

SD41501 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_1[1]=-17.41

SD41500 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_1[2]=0.05

SD41501 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_1[2]=-0.05

SD41500 SW_CAM_MINUS_POS_TAB_1[3]=12.63

SD41501 SW_CAM_PLUS_POS_TAB_1[3]=12.53

把這四對軟開關賦給相應的軸，X軸為1號軸，Y軸為2號軸，Z軸為3號軸，SP為4號軸：

MD10450 SW_CAM_ASSIGN_TAB[0]=1

MD10450 SW_CAM_ASSIGN_TAB[1]=2

MD10450 SW_CAM_ASSIGN_TAB[2]=3

MD10450 SW_CAM_ASSIGN_TAB[3]=4

在PLC里做如下處理：

SET

= DB31.DBX 2.0 ；激活各軸軟開關功能

= DB32.DBX 2.0

= DB33.DBX 2.0

= DB34.DBX 2.0

LAR1 P#0.0

L 31

T #TEMP0

L 8

M007: T #TEMP1

OPN DB 20

A DBX [AR1,P#148.0]

JCN M006

OPN DB [#TEMP0]

A(

O DBX 60.4

O DBX 60.5

)

A DBX 61.4

OPN DB 10

A DBX [AR1,P#110.0]

A DBX [AR1,P#114.0]

OPN DB 110

= DBX [AR1,P#39.0]

M006: +AR1 P#0.1

L #TEMP0

L 1

+I

T #TEMP0

L #TEMP1

LOOP M007

L DB110.DBB 39

L DB20.DBB 148

==I

= DB110.DBX 23.1 ；機床各軸位置符合精度要求

2.2 PLC功能塊讀取位置

利用PLC功能塊FB2讀取機床當前位置,打開NCVAR軟件，新建一個目錄，讀取軸當前位置的變量為SEMA部分中的measPos2變量(measPos2指的是編碼器2的數值，measPos1讀取的是編碼器1的數值)，雙擊建立各個軸的讀取位置變量,如圖3所示。

各軸位置變量建立完成后保存，并加載到Step7-300的源文件中，編輯FB2如下所示：

CALL FB2 , DB220

Req :=DB110.DBX7.2

NumVar :=5

Addr1 :="readpos".C1_SEMA_measPos21_6

Unit1 :=

Column1:=DB112.DBW32

Line1 :=W#16#1

Addr2 :="readpos".C1_SEMA_measPos22_6

Unit2 :=

Column2:=DB112.DBW34

Line2 :=W#16#2

Addr3 :="readpos".C1_SEMA_measPos23_6

Unit3 :=

Column3:=DB112.DBW36

Line3 :=W#16#3

Addr4 :="readpos".C1_SEMA_measPos14_5

Unit4 :=

Column4:=DB112.DBW38

Line4 :=W#16#4

Addr5 :="readpos".C1_SEMA_measPos25_6

Unit5 :=

Column5:=DB112.DBW40

Line5 :=W#16#5

Addr6 :="readpos".C1_SEMA_measPos25_6

Unit6 :=

Column6:=

Line6 :=

Addr7 :=

Unit7 :=

Column7:=

Line7 :=

Addr8 :=

Unit8 :=

Column8:=

Line8 :=

Error :=DB110.DBX7.0

NDR :=DB110.DBX7.1

State :=DB112.DBW20

RD1 :=DB113.DBD0；讀取的各軸位置值

RD2 :=DB113.DBD4

RD3 :=DB113.DBD8

RD4 :=DB113.DBD12

RD5 :=DB113.DBD16

RD6 :=DB113.DBD20

RD7 :=

RD8 :=

編輯位置確認程序如下所示：

L DB20.DBD 200

L 5.000000e-002

+R

T DB113.DBD 84

L DB20.DBD 200

L 5.000000e-002

-R

T DB113.DBD 88

L DB20.DBD 204

L 5.000000e-002

+R

T DB113.DBD 92

L DB20.DBD 204

L 5.000000e-002

-R

T DB113.DBD 96

L DB20.DBD 208

L 5.000000e-002

+R

T DB113.DBD 100

L DB20.DBD 208

L 5.000000e-002

-R

T DB113.DBD 104

L DB20.DBD 212

L 5.000000e-001

+R

T DB113.DBD 108

L DB20.DBD 212

L 5.000000e-001

-R

T DB113.DBD 112

A(

L DB113.DBD 4

L DB113.DBD 92

<=R

)

A(

L DB113.DBD 4

L DB113.DBD 96

>=R

= DB110.DBX 39.1

A(

L DB113.DBD 8

L DB113.DBD 100

<=R

)

A(

L DB113.DBD 8

L DB113.DBD 104

>=R

)

= DB110.DBX 39.2

A(

L DB113.DBD 12

L DB113.DBD 108

<=R

)

A(

L DB113.DBD 12

L DB113.DBD 112

>=R

)

= DB110.DBX 39.3

A(

L DB113.DBD 16

L DB113.DBD 116

<=R

)

A(

L DB113.DBD 16

L DB113.DBD 120

>=R

)

= DB110.DBX 39.4

L DB110.DBB 39

L DB20.DBB 148

AW

==I

= DB110.DBX 23.1

利用FB2讀取機床各軸當前位置值，與換刀點設置值進行比較，各個軸的位置符合要求則DB110.DBX23.1為1，否則為0；此方法雖然增大了編程的工作量，但是節省成本，精度控制也非常可靠。

3 結語

綜上所述，機床調試設計人員可以根據機床用戶的需求、產品的特點以及成本控制的要求選擇關鍵點的設置方法和確認方法。