用西門子840D系統改造S40-105 臥式加工中心
0引言 90年代，我單位從美國引進一臺Devling-sund- strand機床公司生產的臥式加工中心。型號為S40- 105,精工系統為先驅者CNC500,兩交換臺630x630 mm，刀庫為鏈條式,容量為72把刀。引進后發現機 床穩定性差，故障率高。時有刀庫定位不準，主軸準 停無動作，系統經常引導不成功。以至最后CNC無 法進入引導程序啟動機床。停機一年多后，于2003 年提出對此機床進行改造。更換新的精工系統。1方案選擇改造S40-105臥加，方案如何選擇這是擺在我 們面前的一個主要問題。S40-105,它含主軸、X、Y、 Z、B軸及刀具和交換工作臺的控制。X、Y、B軸配光 柵尺全閉環，系統帶硬盤及軟驅。性價比是關鍵。操作、編程簡單方便、維修容易 上手，這也是必須顧及的問題。經過調研，對國內市 場占有量較大的多家國外公司的精工系統進行全 面比較后，我們選用了西門子840D系統。理由：1) 西門子840D提供全中文操作、編程、維修的中文資 料，且人機對話的功能很強、很直觀，深受操作者歡 迎。2)西門子系統刀具長度補償自動激活，不需在 程序中編相關的執行刀具長度補償的指令，防止了 由于漏掉或寫錯刀具長度補償語句時造成撞機故 障。3)西門子840D有很強的編譯預處理功能(40段程序段），避免了由于編程超程而引起的撞機事 故發生及程序段的錯誤提前報警提示。4)精工系統 功能模塊化,PR0FIBUS總線控制。西門子840D數 控系統有控制2個軸到可控制31個軸的多種NCU 模塊提供選擇。硬件連接簡單，擴展容易。可編程控 制器PLC為S7-300,開放性很強。標準配置很全， 無需選擇“選擇功能”。性價比高。我們和北京凱普精益機電技術公司共同合作 完成S40-105加工中心的改造任務。2系統硬件組成1) NCU571.3.精工單元NCU 單元集成了 SINUMERIK840D 精工 CPU 和S7-300的PLC CPU芯片，包括精工軟件和PLC 軟件。2) 人機交換裝置MMCPCU50人機對話單元。它本身就是一臺帶硬盤 的計算機(NT/XP操作系統），內置網卡、軟驅。OP010:操作面板及顯示單元。建立起SINU- MERIK840D系統與操作人員之間的交互界面。3) 驅動裝置 全數字伺服驅動裝置SIM0DRIVE611D配以 1FK進給伺服電機和1PH的主軸電機 611D MSD 主軸伺服模塊:6SN1123-1AA00-0LA1 主軸電機：1PH7133-2NG02.-0B00 611D FDD 交流伺服模塊:6SN1123-1AB00-0CA16SN1123-1AB00-0CA1 伺服電機：1卩1^6101-8人1^1-1八入0〇(、Y、Z、B 軸）Y軸帶制動器 4)可編程控制器PLCSINUMERIK840D 系統集成 S7-300 的 PLC,并 通過通訊模塊IM361擴展外部的I/O模塊。開放性 很強。改造中還更換了刀庫編碼器，主軸定向用編碼 器。3系統軟件設計1)PLC程序設計是精工改造的主要工作。PLC程序是連接NC和機床的橋梁。它是實現 機床的輔助動作順序邏輯控制的核心。S7-300的 PLC程序的結構由塊組成。西門子840D已為用戶 提供了一些標準的功能塊，供用戶選用。我們在 PLC程序中設計了標準功能塊、PLC初始化塊、主軸 控制塊、刀庫位置更新塊、工作臺自動交換塊、工作 臺手動交換塊、刀庫自動控制塊、刀庫手動控制塊、 刀具自動交換塊、刀具手動交換塊、報警處理塊等 功能模塊。舉例工作臺交換控制交換步驟為11步：（1)工作臺上升(2)機床門 開(3)拖架伸出到機床側，取機床上的工作臺(4)工 作臺下降，將工作臺放到拖架上(5)拖架縮回，取回 工作臺(6)A臺和B臺交換(7)拖架伸出，將新的工 作臺送至機床（8)工作臺上升，取下拖架上的工作 臺(9)拖架縮回（10)工作臺下降（11)機床門關。調 用M29指令激活工作臺自動交換。工作臺自動交換子程序如下：（用M39調用） PROC PALLETCH SAVE DISPLOF SBL0F G500 DOSUPA G01 Z=-0.961 F=2000;Z 軸工作臺交換位置SUPA G01 X=-50.635 F=2000;X 軸工作臺交換位置SUPA POS [B] =DC (359.032); B 軸工作臺 交換位置G04 F3 M29 激活工作臺自動交換ST0PRESBL0NM17M29第6步A臺和B臺交換程序設計如下 A M80.5 JCN nxt6 R DB2-DBX192.4 A M81.6 A 136.6 R Q44.0 S Q44.1 A M81.7 A 136.6 S Q44.0 R Q44.1 A M81.6 A 137.0 AN 137.1 A M81.7 AN 137.0 A 137.1 L S5T#3S SD T35 A T35 R M80.5 S M80.6 R M81.6 A M81.7 A T30 S DB2-DBX192.5 A/B工作臺交換動作在監控時間內來完成2)CAPE Manager(凱普管理器)設計 用戶通用數據設置：主要設置了主軸刀號、機 械手刀號、刀庫當前所在位置、當前工作臺A臺在 機床上、當前工作臺B臺在機床上5個信息。主要 解決換刀故障和判斷工作臺A臺、B臺的位置，以 便正確的調用加工。用戶設定數據設置：它包含刀具交換時是采用隨機方式或是固定方式的選擇;未回參考點是否允 許NC啟動以及系統中需要的時間定時器時間的設 定等數據。 刀具管理器：當系統啟用了隨機刀位換刀功 能，則必須使用刀具庫管理器。 4聯機調試PLC程序編制完成后，進行聯機調試。（見系統 結構圖）首先應按西門子840D系統硬件的連接要求， 將各功能模塊正確連接，確保無誤。然后對NC系統 參數及機床各數據進行正確設置，調試中對有一些 參數隨時進行修改，使其滿足機床的要求。再對伺 服系統參數進行優化。調試過程中外圍的問題比較 多,需要一定的時間加以解決。 在機床正常動作調試完成后，我們用雷尼紹公 司的激光干涉儀對機床精工軸的定位精度，重復定 位精度進行了測試、調整、使其滿足設計要求。5使用效果機床改造于2004.05.正式交付使用。運行至今 故障率比過去大大降低。其發生的故障均是外圍的 開關、電磁閥的問題。西門子840D系統及驅動裝置 均未出現一次故障。我們認為用西門子840D改造后，保證了 S40- 105機床的精度髙、可靠性好、抗干擾能力強、操作 方便。深受操作工和維修人員的歡迎和好評。本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！