沈陽第一機(jī)床廠 李曉峰 何 峰

刀具破損監(jiān)控系統(tǒng)在車銑加工中心上的應(yīng)用

沈陽第一機(jī)床廠 李曉峰 何 峰

針對國防軍工企業(yè)中超長、超重、超精零件的車、銑、鉆、鏜等工序的復(fù)合加工工藝要求，我廠研發(fā)了HTM車銑復(fù)合加工中心，解決國外對我們的技術(shù)封鎖，填補(bǔ)國內(nèi)的空白。但是刀具破損猶如一個噩夢，特別是在無人操作加工工件時，如果沒有及時監(jiān)測到刀具破損，常常會導(dǎo)致工件報廢，甚至是導(dǎo)致機(jī)床的損壞。因此，對于加工工件及機(jī)床都是相當(dāng)貴重的HTM車銑復(fù)合加工中心，我們選用了ARTIS系統(tǒng)對刀具破損進(jìn)行監(jiān)控。

一、概述

生產(chǎn)中，用戶經(jīng)常會遇到由于刀具破損、刀具碰撞，致使工件和機(jī)床受損的問題，尤其是在自動模式下。如果刀尖崩裂，機(jī)床不會感知而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而如果操作人員又未能及時發(fā)現(xiàn)，則常常導(dǎo)致工件報廢，情況最壞時，甚至?xí)?dǎo)致機(jī)床損壞。為此，我們選用了ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在HTM車銑復(fù)合加工中心。

通過使用ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)，使得機(jī)床生產(chǎn)效率有所提高，可縮短停機(jī)時間，由此提高機(jī)床的可用性。在識別斷刀故障后，快速停機(jī)，這樣發(fā)展性故障及維修時的停機(jī)時間就被降低到最低點。通過對磨損進(jìn)行監(jiān)控，可以及時更換刀具，這樣就不必過早或為預(yù)防發(fā)生故障而更換刀具，對磨損刀具進(jìn)行監(jiān)控可以避免生產(chǎn)出廢品，還可以保護(hù)發(fā)展性刀具。在HTM機(jī)床上，使用了ARTIS-CTM-DTA方法對由NC操控界面?zhèn)鬏斶^來的數(shù)字驅(qū)動扭矩進(jìn)行分析，這樣就不必安裝傳感器，還可以剔除那些為加工主軸或進(jìn)給軸而提供的具有迷惑性的分析數(shù)據(jù)。下面就我廠生產(chǎn)的HTM復(fù)合加工中心為例，淺談ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)CTM卡嵌入到在SIEMENS-840D系統(tǒng)中的使用方法。

二、ARTIS-CTM-DTA刀具監(jiān)控系統(tǒng)的硬件連接

1．ARTIS CTM-DTA系統(tǒng)用于無傳感器數(shù)字扭矩監(jiān)控的基本要求

（1） SIEMENS PCU50或PCU70。

（2） 操作系統(tǒng):WINDOWS95/98/2000/NT/XP。

（3）外設(shè)接口使用PROFIBUS。

（4） 帶DTA-1-DP/S的ARTIS CTM卡。

（5）SIMODRIVE 611D 驅(qū)動控制器。

（6）帶有工藝功能的PB刀具和過程監(jiān)控器的SIEMENS NCU系統(tǒng)軟件。

（7）SIEMENS NCU軟件版本不低于6.4。

2．ARTIS CTM系統(tǒng)的主要特點

（1）控制系統(tǒng)集成刀具、過程和機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控。

（2）一個CTM卡有四個監(jiān)控通道。

（3） ISA或PCI插槽。

（4） 標(biāo)準(zhǔn)型PROFIBUS接口。

（5）可集成于開放的SIEMENS系統(tǒng)中。

三、ARTIS用戶界面 “CTMViSu”在SIEMENS系統(tǒng)PCU50上的安裝

1.CTM卡包括三張安裝軟盤，直接安裝在

PCU50＼F:egie.ini文件

PCU50＼＼F： ＼OEM＼ARTIS＼CTM路徑下。

2．在PCU50上設(shè)定軟鍵調(diào)用ARTIS用戶界面

3.上面兩步執(zhí)行完后，使用PCU50上的F8鍵即可調(diào)用ARTIS用戶界面 （圖1）。

圖1 用戶界面 “CTMViSu”

四、DTA的安裝

DTA—軟件傳感器。ARTIS刀具監(jiān)控可以不需要傳感器,而通過PROFIBUS總線讀取數(shù)字驅(qū)動器的數(shù)據(jù)，如功率、扭矩、速度等信號來處理，從而實現(xiàn)刀具破損監(jiān)控。

對于NCU軟件版本高于6.4的SIEMENS-840D數(shù)控系統(tǒng)，DTA安裝過程如下：

1.拷貝CTM軟盤1中文件 “TPM 0302.elf”到NC卡中

（1）使用Apsoft公司的CARDWARE軟件讀寫NC卡中的數(shù)據(jù)。

（2）使用SIEMENS公司的SinuComFFS軟件向NC卡中加載文件。

2.激活DTA功能，設(shè)定DTA監(jiān)控的軸。

MD61700

TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=4；主軸MD61700

TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=1； X軸MD61700

TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=2； Y軸MD61700

TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=3； Z軸

3.使用STEP7軟件對DTA進(jìn)行組態(tài) （見圖2）

圖2 ARTIS-CTM-DTA的組態(tài)

CTM軟盤1中存有CTMA04DD.gsd組態(tài)文件。

設(shè)定DTA的地址范圍，輸入輸出起始地址均為300。同時修改機(jī)床數(shù)據(jù)：

MD61701

TOOL_MONITOR_LOGIC_ADDRESS_IN=300；

輸入起始地址

MD61702

TOOL_MONITOR_LOGIC_ADDRESS_IN=300；

輸出起始地址

4.編寫PLC程序。輔助功能如下：

◆H11=xxxxx；向ARTIS系統(tǒng)送入程序號

◆H12=xxxxx；向ARTIS系統(tǒng)送入刀具號

◆H13=xxxxx；向ARTIS系統(tǒng)送入刀具補(bǔ)償號

◆H14=xxxxx；向ARTIS系統(tǒng)送入切削號

◆M20 ；ARTIS監(jiān)控功能激活

◆M21 ；ARTIS監(jiān)控功能取消

五、ARTIS刀具監(jiān)控的使用

HTM80600sub車銑復(fù)合加工中心主要用于加工大型曲軸，其特點是加工時間長，切削量大，所以采用ARTIS—DX/DT監(jiān)控方式進(jìn)行加工監(jiān)控。

ARTIS—DX/DT監(jiān)控方式是指如果工件是小批量、多品種并且加工時間長的加工，可采用 “DX/DT”的監(jiān)控方式?！癉X/DT”是沒有學(xué)習(xí)曲線的，不是通過與學(xué)習(xí)曲線的比對，做出刀具監(jiān)控結(jié)果的判斷，而是通過幾條不同的限定，對在加工中的刀具進(jìn)行刀具監(jiān)控的判斷。

編程舉例：

監(jiān)控曲線： （見圖3）

曲線描述：

圖3 ARTIS-DXDT監(jiān)控曲線

注：曲線4和5中間的為實際加工曲線。

六、結(jié)束語

HTM車銑復(fù)合加工中心選用ARTIS系統(tǒng)對刀具破損進(jìn)行監(jiān)控，為用戶帶來多重好處，刀具耐用時間長，刀具及時更換，提高設(shè)備的使用率，減少廢品率，優(yōu)化工藝過程等等，總之，讓用戶獲得更大的投資回報。