SX-051B臥式五坐標(biāo)加工中心系統(tǒng)回裝與調(diào)試

沈陽航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王宏偉 李 虹

1 SX 051B臥式五坐標(biāo)加工中心組成及性能

SX-051B是瑞士StarragHeckert AG公司生產(chǎn)的臥式五坐標(biāo)加工中心，主軸部分采用了技術(shù)先進(jìn)的電主軸，最高速度可達(dá)8000轉(zhuǎn)/分（當(dāng)使用HSK-A63刀具夾持器時(shí)最高速度可達(dá)15000轉(zhuǎn)/分）機(jī)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(tái)機(jī)床上完成。機(jī)床還配備了先進(jìn)的工件自動(dòng)交換工作臺(tái)，通過工作臺(tái)（托盤）的自動(dòng)交換和較完善的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控功能，可以進(jìn)行一定時(shí)間的無人加工，從而進(jìn)一步提高了設(shè)備的加工效率。當(dāng)零件大批量加工時(shí)精度具有良好的一致性，并且每次裝夾時(shí)不必停機(jī)，提高了工作效率。機(jī)床的五個(gè)進(jìn)給軸（X、Y、Z、B、A）可相互聯(lián)動(dòng)并配有光柵做位置反饋，分辨率可達(dá)0.001mm。所有的軸均使用交流電機(jī)變頻調(diào)速，提高了系統(tǒng)的進(jìn)給速度。機(jī)床配有三個(gè)PLC模塊，型號(hào)為S7—300，為最大配置，它們分別負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的輸入/輸出；刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)和工件自動(dòng)交換系統(tǒng)的輸入；刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)和工件自動(dòng)交換系統(tǒng)的輸出。B、A軸采用絕對(duì)式園光柵；X、Y、Z軸采用增量式直線光柵。數(shù)控系統(tǒng)為西門子840D。

2 SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)

2.1 SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)性能

SINUMERIK 840D是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的高性能數(shù)控系統(tǒng)。它保持西門子前兩代系統(tǒng)SINUMERIK 880和840C的三CPU結(jié)構(gòu)：人機(jī)通信CPU（MMC-CPU）、數(shù)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(jié)構(gòu)上，數(shù)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(dú)立。相對(duì)于前幾代系統(tǒng)，SINUMERIK 840D具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

2.2 SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

SINUMERIK 840D系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。

SINUMERIK 840D軟件系統(tǒng)包括4大類軟件：MMC軟件系統(tǒng)、NC軟件系統(tǒng)、PLC軟件系統(tǒng)和通信及驅(qū)動(dòng)接口軟件。

2.2.1 MMC軟件系統(tǒng)

在MMC102/103以上系統(tǒng)均帶有5GB或10GB的硬盤，內(nèi)裝有基本輸入、輸出系統(tǒng)（BIOS），DR-DOS內(nèi)核操作系統(tǒng)、Windows95操作系統(tǒng)，以及串口、并口、鼠標(biāo)和鍵盤接口等驅(qū)動(dòng)程序，支撐SINUMERIK與外界MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之間的相互通信及任務(wù)協(xié)調(diào)。

2.2.2 NC軟件系統(tǒng)

NC軟件系統(tǒng)包括下列內(nèi)容：

1)NCK數(shù)控核初始引導(dǎo)軟件。該軟件固化在EPROM中。

2)NCK數(shù)控核數(shù)字控制軟件系統(tǒng)。它包括機(jī)床數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)子系統(tǒng)，是西門子公司為提高系統(tǒng)的使用效能，而開發(fā)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(gè)循環(huán)程的參數(shù)含義才能進(jìn)行調(diào)用。

3)SINUMERIK 611D驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。它是指SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)所配套使用的SIMODRIVE 611D數(shù)字式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。

4)PCMCIA卡軟件系統(tǒng)。在NCU上設(shè)置有一個(gè)PCMCIA插槽，用于安裝PCMCIA個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡，卡內(nèi)預(yù)裝有NCK驅(qū)動(dòng)軟件和驅(qū)動(dòng)通信軟件等。

2.2.3 PLC軟件系統(tǒng)

PLC軟件系統(tǒng)包括PLC系統(tǒng)支持軟件和PLC程序。

1)PLC系統(tǒng)支持軟件。它支持SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)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(nèi)。

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(qū)動(dòng)接口軟件

它主要用于協(xié)調(diào)PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CPU三者之間的通信。

3 SX—051B臥式五坐標(biāo)加工中心系統(tǒng)備份

3.1 備份的時(shí)機(jī)及意義

1)對(duì)于剛通過驗(yàn)收的新設(shè)備，在驗(yàn)收后未斷電前立即做備份；

2)對(duì)于有故障的設(shè)備，之前又沒做過備份，在接通電源（POWER ON）經(jīng)過POWER UP之后，NCU上顯示“6”說明系統(tǒng)正常這時(shí)再做備份。

3)當(dāng)NCU上的CPU更換或存儲(chǔ)器更換時(shí)，能使設(shè)備迅速恢復(fù)。

4)當(dāng)機(jī)床參數(shù)被意外改動(dòng)或破壞時(shí)，也可用備份直接恢復(fù)。

3.2 各種備份的方法及優(yōu)缺點(diǎn)

3.2.1 各種備份的優(yōu)缺點(diǎn)

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

2)分區(qū)備份特點(diǎn)：a)只針對(duì)NCK中的數(shù)據(jù)（如零件程序、R參數(shù)等）；b)分別傳輸數(shù)據(jù)文件；c)根據(jù)需要可針對(duì)特定類型的數(shù)據(jù)單獨(dú)進(jìn)行回裝、節(jié)省時(shí)間；d)*INI文件保存格式，能進(jìn)行編輯、修改和保存；e)可以用于不同版本的系統(tǒng)。

3.2.2 系列備份的方法

1)在本機(jī)（MMC）硬盤上的系列備份

進(jìn)入“Service”區(qū)→“＞”（擴(kuò)展菜單）→“Series start-up”→選擇NC+補(bǔ)償數(shù)據(jù)、PLC、MMC中的一項(xiàng)→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(jìn)入“Service”區(qū)口“Interface”菜單口“PG”菜單進(jìn)行接口參數(shù)的設(shè)置；

輸入要保存的文件名，然后點(diǎn)擊回車，PG開始接口數(shù)據(jù)。

MMIC103： 進(jìn)入“Service”區(qū)→“>”（擴(kuò)展菜單）→“Series startup”。只選擇NC選項(xiàng)（取消PLC和MMC選項(xiàng)），點(diǎn)擊“PG”軟鍵，開始輸出數(shù)據(jù)。用同樣的方法將PLC數(shù)據(jù)和MMC的內(nèi)容輸出到PG/PC上。

（注意：在PCIN中為接收文件起一個(gè)新的名字）

3.2.3 分區(qū)備份的方法

分區(qū)備份：NCK（以文本形式存放，可以修改。）

步驟：Service區(qū)→data selection→NC-Active data(其余的全不選)→OK或 Service區(qū)→ 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(shí)的注意事項(xiàng)

1)主軸上不能有刀具；

2)如需完整的備份工件程序及循環(huán)程序，應(yīng)先將此內(nèi)容上載到MMC硬盤上。

4 SX-051B五座標(biāo)加工中心系統(tǒng)回裝及調(diào)試

4.1 回裝前的準(zhǔn)備

主要從以下三個(gè)方面考慮：

1)萬一回裝失敗應(yīng)能使設(shè)備恢復(fù)到故障時(shí)的狀態(tài)，采取的措施是：為保證能完整地保留加工程序及循環(huán)程序，應(yīng)先將此部分內(nèi)容上傳到MMC上，然后對(duì)故障機(jī)進(jìn)行系列備份。

2)保證回裝前后設(shè)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(tái)（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(dòng)或強(qiáng)制的辦法恢復(fù)。

4.2 系統(tǒng)的清空

是指系統(tǒng)的NCK和PLC部分的清空：(以下操作在NCU單元上進(jìn)行)

1)清空NCK SRAM的步驟：a)將S3開關(guān)由0→1（接通電源）；b)按RESET鍵（LCD9→2→5→b）；c)將S3開關(guān)又1→0（ RESET可清除報(bào)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(tǒng)程序）

a)將S4開關(guān)由0→2（PR燈滅，PS燈亮）；

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

c)將S4開關(guān)由3→2→3→2（如果成功PS燈會(huì)閃爍）；

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

4.3 系統(tǒng)的回裝

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

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(quán)限不夠，此時(shí)要回到START UP區(qū)，選入制造廠版的口令SUNRISE才能進(jìn)入SERVICE）

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

先回裝NC系列備份的數(shù)據(jù)，再回裝PLC系列備份的數(shù)據(jù)。

4.3.2 從PC/PG上回裝

用3.2.2中的方法設(shè)置MMC和PG的接口參數(shù)后，即可進(jìn)行系列備份文件的輸入；

MMC：選擇“Data in”軟鍵，點(diǎn)擊“V24”軟鍵準(zhǔn)備開始輸入數(shù)據(jù)。通過“OK”軟鍵確認(rèn)MMC的接收請(qǐng)求。

4.4 機(jī)床回裝后的調(diào)試案例

通常機(jī)床在回裝完成后即可投入使用，但有下列情況之一出現(xiàn)時(shí)還需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行調(diào)試才能使用：機(jī)床至少有一個(gè)軸裝有絕對(duì)編碼器；機(jī)床配置有刀庫或工件交換臺(tái)；

4.5 注意事項(xiàng)

當(dāng)使用刀庫管理軟件時(shí)，在回裝完成后要檢查刀具數(shù)據(jù)是否正確，如果需要的話，可以進(jìn)行調(diào)整。通常使用備份文件回裝的話，都必須做此項(xiàng)工作。

5 結(jié)論

數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)備份和回裝通常會(huì)列為實(shí)踐課在實(shí)驗(yàn)機(jī)上完成，由于受學(xué)校的條件限制和機(jī)床本身特殊性的原因往往與工廠有一定的差距，在系統(tǒng)回裝后的調(diào)試方面表現(xiàn)得尤為明顯。本文通過對(duì)SX-051B五坐標(biāo)加工中心的維修實(shí)踐，總結(jié)歸納出調(diào)試方面的一些規(guī)律：什么樣的機(jī)床回裝后需要調(diào)試（見4.4節(jié)）而調(diào)試中的注意事項(xiàng)（見4.5節(jié)）等僅供大家參考。

[1]SX-051B臥式五坐標(biāo)加工中心機(jī)床說明書《隨機(jī)資料》.

[2]SX-051B臥式五坐標(biāo)加工中心操作說明書《隨機(jī)資料》.

[3]西門子840D學(xué)習(xí)課程A2484(上冊(cè)).