李軍艦，王 恒，任德勇

1 引言

隨著數(shù)控機床的快速發(fā)展，機床的功能部件越來越多的受到機床廠商及最終用戶的青睞，諸如附件頭、平旋盤等。然而，在機床增加了這些功能部件后，機床的裝調(diào)增加了很多難度和問題點。平旋盤作為數(shù)控鏜銑機床的常用部件，在實際使用中，主軸外置編碼器與平旋盤并非1：1傳動，這就使得數(shù)控系統(tǒng)所采集到的由主軸編碼器反饋的速度并不是平旋盤的實際速度，同理HMI所顯示的也不是平旋盤的實際速度。針對這一問題，本文應(yīng)用西門子828D系統(tǒng)的附加負載齒輪箱和異步中斷子程序功能，在HMI上實現(xiàn)了平旋盤實際轉(zhuǎn)速的顯示。

2 機械結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)原理

機床的機械結(jié)構(gòu)如圖1所示，電機側(cè)編碼器為伺服電機本身自帶，負載側(cè)編碼器為機床外裝編碼器，而對于工件側(cè)編碼器，因受機械結(jié)構(gòu)、安裝位置和機床成本的限制，往往是不作配置的。這樣一來，在中間齒輪箱與電機/負載齒輪箱非1：1連接時，前端的負載編碼器所采集到的轉(zhuǎn)速也就不是刀具的實際轉(zhuǎn)速。數(shù)控系統(tǒng)不作相應(yīng)轉(zhuǎn)換處理，直接通過HMI顯示出來，容易給人造成轉(zhuǎn)速實際值和設(shè)定值不相符的假象。

圖1 機床機械結(jié)構(gòu)圖

利用西門子828D系統(tǒng)附加負載齒輪箱（附件頭）的功能，通過增加一組附件頭附加減速比，將主軸主動編碼器采集到的刀具轉(zhuǎn)速值乘附加減速比，從而可得到主軸刀具的轉(zhuǎn)速。由于機床上附加齒輪箱不是一直使用的，就像鏜銑機床上的平旋盤，它只是在需要使用平旋盤的時候才切換到平旋盤檔上。若機床采用附加減速箱設(shè)置，在不使用平旋盤時，其主軸轉(zhuǎn)速顯示也將不符。為解決這一矛盾，考慮結(jié)合使用828D系統(tǒng)的異步中斷子程序功能，當機床切換到平旋盤時，讓附加齒輪箱有效；當退出平旋盤時，使附加齒輪箱無效。圖2為利用附加減速箱和異步中斷處理前的主軸顯示，圖3為利用附加減速箱和異步中斷處理后的主軸顯示。

圖2 利用附加減速箱和異步中斷處理前的主軸顯示

圖3 利用附加減速箱和異步中斷處理后的主軸顯示

3 機床參數(shù)設(shè)置

3.1 異步中斷參數(shù)

3.2 附加負載齒輪箱參數(shù)

4 編輯異步中斷子程序

西門子828D系統(tǒng)支持兩個異步子程序，子程序文件名必須為PLCASUP1.SPF和PLCASUP2.SPF。同一時刻，只能有一個異步子程序能執(zhí)行。PLCASUP1的優(yōu)先級高于PLCASUP2。

4.1 編輯平旋盤附加減速箱接通異步子程序PLCASUP1

4.2 編輯平旋盤附加減速箱接通異步子程序PLCASUP2

圖4 異步中斷子程序的系統(tǒng)存放

4.3 將異步中斷子程序放在系統(tǒng)制造商循環(huán)文件夾下，如圖4所示。

5 異步中斷的PLC控制

異步中斷作為PI服務(wù)的子功能，需要PI功能的支持，故而PLC控制應(yīng)對PI服務(wù)做相應(yīng)的處理。異步子程序要先初始化才能啟動，初始化后只要機床不斷電或不NCK復位，可以多次啟動。異步中斷子程序功能，可以由PLC觸發(fā)特殊的NC程序且不受機床操作模式的限制。

PI服務(wù)異步中斷優(yōu)先級：

5.1 異步中斷PI服務(wù)初始化

異步中斷PI服務(wù)1：

5.2 異步子程序初始化

異步子程序1初始化：

異步子程序2初始化：

5.3 PI Service 完成

5.4 異步子程序運行狀態(tài)顯示

異步子程序1運行狀態(tài)顯示：

異步子程序2運行狀態(tài)顯示：

5.5 異步子程序運行故障報警處理

6 結(jié)束語

應(yīng)用西門子公司828D系統(tǒng)的附件頭，結(jié)合PLC異步中斷子程序及PI服務(wù)等功能，本文在HMI上很好地實現(xiàn)了機床平旋盤實際轉(zhuǎn)速的顯示，并在我公司的數(shù)控鏜銑機床上做了相應(yīng)的驗證，驗證結(jié)果表明機床達到了用戶的預期要求。通過這一應(yīng)用，為帶有多個齒輪變速箱且速度反饋不在終端變速箱上的機床主軸轉(zhuǎn)速顯示提供了一個完美的解決方案。

參考文獻：

［1］SINUMERIK 840D sl/828D基本功能手冊.西門子（中國）有限公司.

［2］SINUMERIK 828D/828D BASIC簡明調(diào)試手冊.西門子（中國）有限公司.

［3］SINUMERIK 840D sl/SINAMICS S120 機床數(shù)據(jù)和參數(shù)手冊.西門子（中國）有限公司.