SM—BR伺服動(dòng)力刀塔的定位控制技術(shù)

夏宏

摘 要：SM-BR系列徑向刀盤動(dòng)力刀塔配西門子840D（1FT6086-1AH71-G1，絕對(duì)值編碼器）伺服電機(jī)的應(yīng)用，通過(guò)研究使徑向刀盤動(dòng)力刀塔在自動(dòng)方式下通過(guò)調(diào)用子程序，PLC控制軸方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀；在手動(dòng)方式下能夠手動(dòng)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(zhǔn)或刀塔出現(xiàn)夾不緊或松不開(kāi)故障時(shí)通過(guò)手動(dòng)刀盤回零的方法，很快校正刀盤，使刀準(zhǔn)確定位及解決故障。

關(guān)鍵詞：徑向刀盤動(dòng)力刀塔；子程序；異步子程序；手動(dòng)回零；準(zhǔn)確定位；PLC控制軸

帶動(dòng)力刀具的刀塔是銑削中心機(jī)床的主要部件之一，主要功能是用來(lái)儲(chǔ)存加工工序所需要的各種刀具，并按程序指令準(zhǔn)確地?fù)Q取刀具，因此，刀塔及換刀控制便成為車銑中心控制系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，車銑中心的換刀方式分為有手動(dòng)換刀和自動(dòng)換刀兩種方式。由于SM-BR系列徑向刀盤動(dòng)力刀塔的動(dòng)力刀具的驅(qū)動(dòng)和刀盤旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)是共用一個(gè)伺服電機(jī)。從而使用PLC梯形圖控制刀塔進(jìn)行手動(dòng)控制和自動(dòng)控制變的很復(fù)雜。而通過(guò)調(diào)用子程序的方式，則使徑向刀盤動(dòng)力刀塔的控制變的簡(jiǎn)單，下面就以車銑中心DL-25MHSY為例，介紹SM-BR徑向刀盤動(dòng)力刀塔在西門子840D數(shù)控系統(tǒng)中如何自動(dòng)換刀。

1 系統(tǒng)組成

刀盤的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)西門子840D系統(tǒng)NC切削程序發(fā)出換刀指今如T1M6調(diào)用子程序及通知PLC，在通過(guò)PLC判斷最近路徑及旋轉(zhuǎn)角后，使用PLC控制軸功能快控制驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)定位選刀。

動(dòng)力刀具是通過(guò)NC程序發(fā)出如M3S100，M4S200控制驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，通過(guò)發(fā)出如SPON[3]=0指令控制驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)刀具回零。

而刀盤的夾緊松開(kāi)是通過(guò)子程序發(fā)出M指令，通過(guò)PLC邏輯控制液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)刀盤的夾緊及松開(kāi)動(dòng)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(dòng)力刀塔的電機(jī)①電源同西門子的驅(qū)動(dòng)模塊A1連接，控制刀塔伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，電機(jī)②反饋電纜同驅(qū)動(dòng)模塊的X412接口連接，用于反饋刀塔刀盤旋轉(zhuǎn)的角度，PLC輸入接6個(gè)刀塔內(nèi)的接近開(kāi)關(guān)，刀塔轉(zhuǎn)位沒(méi)有齒合開(kāi)關(guān)⑦，刀塔轉(zhuǎn)位已齒合開(kāi)關(guān)⑧，刀具未齒合開(kāi)關(guān)⑩，刀具已齒合開(kāi)關(guān)⑨，刀塔零點(diǎn)開(kāi)關(guān)④，過(guò)載離合器信開(kāi)關(guān)⑾，PLC輸出接兩個(gè)電磁閥，刀盤夾緊電磁閥（3a），刀盤松開(kāi)電磁閥（3b），其中轉(zhuǎn)位沒(méi)有齒合開(kāi)關(guān)⑦和刀具已齒合開(kāi)關(guān)⑨置1時(shí)，用以確認(rèn)伺服電機(jī)可以帶動(dòng)動(dòng)力刀具旋轉(zhuǎn)，其中轉(zhuǎn)位已齒合開(kāi)關(guān)⑧和刀具未齒合開(kāi)關(guān)⑩置1時(shí)，用以確認(rèn)伺服電機(jī)可以帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)。刀塔零點(diǎn)開(kāi)關(guān)④用于刀盤回零，其中過(guò)載離合器信開(kāi)關(guān)⑾的作用是當(dāng)?shù)端收蠒r(shí)，防止電機(jī)燒毀。夾緊電磁閥（3a）的作用為控制刀盤鎖緊使機(jī)床能夠進(jìn)行切削加工，松開(kāi)電磁閥（3b）的作用為控制刀盤松開(kāi)，使刀盤在刀盤旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3 子程序控制說(shuō)明

主程序中執(zhí)行換刀子程序：T1M6

子程序如下：

IF $P_ISTEST GOTOF RRR；程序測(cè)試時(shí)跳轉(zhuǎn)

IF $P_TOOLNO==$P_TOOLP GOTOF RRR；相同刀號(hào)時(shí)跳轉(zhuǎn)

IF $P_TOOLP>12 GOTOF RRRR；刀號(hào)大于12時(shí)跳轉(zhuǎn)

IF $P_TOOLP<1 GOTOF RRRR；刀號(hào)小于1時(shí)跳轉(zhuǎn)

M82；刀盤先夾緊

SPOS[3]=0；電機(jī)定位

M80；刀盤松開(kāi)

G04 F0.2；延時(shí)0.2秒

M54：?jiǎn)?dòng)開(kāi)始轉(zhuǎn)刀盤

G04 F0.2；延時(shí)0.2秒

M82；刀盤夾緊

M206；刀盤夾緊確認(rèn)

GOTOF RRR；跳轉(zhuǎn)

RRRR：；標(biāo)號(hào)

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

RRR：

M17

4 PLC轉(zhuǎn)刀盤程序說(shuō)明

CALL FC18

INO：=M500.3；啟動(dòng)信號(hào)（M54）

IN1：=FALSE

IN2：=B#16#5

IN3：=B#16#1

IN4：=7

IN5：=MD620：電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度

IN6：=0.000000e+000

OUT：=M500.1

OUT：=M500.2

OUT：=MB510

5 結(jié)論

本文介紹了帶有一個(gè)伺服電機(jī)的動(dòng)力刀塔的硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和控制原理，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力刀塔的定位動(dòng)作和動(dòng)力刀具的高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。該刀塔采用伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，利用驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行位置精確控制和動(dòng)力刀具高速控制。不僅簡(jiǎn)化了刀塔的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且提高了轉(zhuǎn)位速度和精度，使其可靠性增強(qiáng)，有效地滿足了數(shù)控機(jī)床對(duì)功能部件的要求，廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外的中、高檔數(shù)控車床上，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒文明.伺服動(dòng)力刀塔的控制與應(yīng)用[A].IT時(shí)代周刊2013年度論文集[C].2013：108.

（作者單位：大連機(jī)床集團(tuán)車銑中心研究所）