朱遠(yuǎn)吉

（中國(guó)東方數(shù)控有限公司，江蘇 南京211153）

1 概述

數(shù)控加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)通常可分為立式加工中心和臥式加工中心，其區(qū)別主要看主軸在空間處于垂直還是水平狀態(tài)，主軸可同時(shí)作垂直和水平轉(zhuǎn)換的，稱為立臥式加工中心或五面加工中心。

西門(mén)子SINUMERIK 828D 系統(tǒng)自上市以來(lái)以其強(qiáng)大而穩(wěn)定的功能，贏得了廣大客戶的認(rèn)可，它秉承了西門(mén)子系統(tǒng)功能豐富、開(kāi)放友好等一系列特點(diǎn)。本例要給大家介紹的是在一臺(tái)龍門(mén)加工中心上，通過(guò)828D 系統(tǒng)豐富多彩的NC 編程指令以及平臺(tái)界面的二次開(kāi)發(fā)功能EasyScreen 功能，配置SETCO（賽奪科）F58D02-ACA-E 型多向搖擺立臥主軸頭實(shí)現(xiàn)立臥轉(zhuǎn)換的示例。

2 概述及注意事項(xiàng)

立臥主軸頭AC 軸的實(shí)際運(yùn)動(dòng)均通過(guò)SP 軸旋轉(zhuǎn)與機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，所以不同于3+2 軸機(jī)床中的A、C 軸可以編程A、C 地址，本例是通過(guò)宏程序L280、L290 實(shí)現(xiàn)的AC 軸運(yùn)動(dòng)。并且A 軸（下頭座）的嚙合與脫開(kāi)必須滿足主軸在固定的角度，主軸端面的刻線與主軸外圈端面刻線重合。

另外A、C 軸為虛擬軸，MD30130 設(shè)置為0，其它通用機(jī)床軸名MD10000，以及通道對(duì)應(yīng)的機(jī)床軸MD20070、通道中的軸名MD20080 仍然需要設(shè)置。該立臥主軸頭在A、C 軸旋轉(zhuǎn)位置均帶有HEIDENHAIN ROD 486 增量編碼器，作為測(cè)量系統(tǒng)反饋實(shí)際位置，用來(lái)消除A 軸（下頭座）、C 軸（上頭座）分別與主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)嚙合的間隙。所以PLC 要處理對(duì)應(yīng)第一測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)DB3804.DBX1.5 和DB3805.DBX1.5。

3 調(diào)試或使用步驟

3.1 AC 軸編碼器配置及相關(guān)參數(shù)設(shè)定

拓?fù)渥R(shí)別SMC20 模塊后，分別在X，Z 軸的驅(qū)動(dòng)上進(jìn)行軸分配，將A，C 軸對(duì)應(yīng)的SMC20 模塊作為X，Z 軸的第二編碼器接口模塊進(jìn)行配置。然后進(jìn)入“編碼器數(shù)據(jù)”配置界面，通過(guò)“編碼器+”、“編碼器-”選擇“編碼器2”界面，根據(jù)編碼器類型及參數(shù)在“編碼器2”的配置界面進(jìn)行配置。

A、C 軸相關(guān)NC 參數(shù)設(shè)置如下：

MD30460 $MA_BASE_FUNCTION_MASK=100H，選擇附加的定位軸

MD30300 $MA_IS_ROT_AX=1 回轉(zhuǎn)軸設(shè)定

MD30310 $MA_ROT_IS_MODULO=0，取消回轉(zhuǎn)軸模數(shù)轉(zhuǎn)換

MD30320 $MA_DISPLAY_IS_MODULO=0，取消回轉(zhuǎn)軸模數(shù)360°顯示

MD34110 $MA_REFP_CYCLE_NR=-1，取消回參考點(diǎn)

MD34200 $MA_ENC_REFP_MODE=0，假定為絕對(duì)值編碼器回零模式

MD34210 $MA_ENC_REFP_STATE=1/2/3

先按照絕對(duì)值電機(jī)設(shè)零點(diǎn)方法，設(shè)好零點(diǎn)（前提是A,C 軸對(duì)齊零刻度線），然后改為3，記憶關(guān)機(jī)前零點(diǎn)，回零標(biāo)記變?yōu)榘瞪?/p>

3.2 CUSTOM用戶自定義畫(huà)面設(shè)計(jì)

為了讓操作使用的便利，利用828D 自帶的EASYSCREEN功能設(shè)計(jì)CUSTOM用戶自定義畫(huà)面，其中需要定義初始化程序easyscreen.ini 以及主要的界面程序custom.com。

3.3 定位宏程序設(shè)計(jì)（以A 軸為例）

3.3.1 基本程序

本例中用一個(gè)主軸電機(jī)通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)分別與AC 軸嚙合來(lái)驅(qū)動(dòng)AC 軸旋轉(zhuǎn)的情況，本質(zhì)上是要分別記憶AC 軸定位后的位置值并保存到參數(shù)中，因?yàn)楫?dāng)AC 軸轉(zhuǎn)動(dòng)完成后，機(jī)床開(kāi)始加工的時(shí)候主軸是要旋轉(zhuǎn)起來(lái)的，而主軸旋轉(zhuǎn)結(jié)束停止的位置是隨機(jī)的，那么當(dāng)再次要進(jìn)行AC 軸定位的時(shí)候，就要繼續(xù)上次定位的位置進(jìn)行累加。

同時(shí)A 軸（下頭座）的嚙合與脫開(kāi)必須滿足主軸在固定的角度，主軸端面的刻線與主軸外圈端面刻線重合，下頭座才能脫開(kāi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)C 軸，A 軸都在0°初始位置時(shí)，這個(gè)刻線重合處的定位角度SPOS=17°。并且設(shè)計(jì)如下A 軸刻線對(duì)齊位置記憶參數(shù)R5 及相關(guān)程序，如下：

R1=ROUND（$A_DBR[12]）

R7=ROUND（$A_DBR[16]）

R13=R1+R7

IF（R13<=17）

R5=R13+17

ENDIF

IF（R13>17）

R5=R13+17+360

ENDIF

最初A 軸旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，定位到17°的位置，端面刻線對(duì)齊后，再通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)脫開(kāi)，A 軸才可以轉(zhuǎn)動(dòng)。后面如果有C 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及A 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，都會(huì)讓實(shí)際主軸端面不旋轉(zhuǎn)的情況下系統(tǒng)界面SP 軸坐標(biāo)值數(shù)字累加，但是只要是A 軸轉(zhuǎn)動(dòng)就需要主軸端面對(duì)齊刻線，所以這個(gè)時(shí)候就要找到之前A、C 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的主軸坐標(biāo)值變化了多少，即R13 的值，這個(gè)值加上最初的17°等于R5，再執(zhí)行SPOS=R5 定位，就是保證了執(zhí)行這個(gè)指令的時(shí)候主軸端面刻線是對(duì)齊的，包括中間執(zhí)行加工任務(wù)主軸旋轉(zhuǎn)自由停車后，執(zhí)行SPOS=R5 都會(huì)精確找到這個(gè)刻線對(duì)齊的定位度數(shù)，因?yàn)锳C 兩個(gè)編碼器相當(dāng)于記錄了AC 定位導(dǎo)致的主軸坐標(biāo)值累計(jì)變化值。

C 軸的旋轉(zhuǎn)不需要固定刻線位置，所以C 軸的宏程序設(shè)計(jì)不需要設(shè)計(jì)上面A 軸的R5 類型的參數(shù)。只需要在定位完成后將編程位置賦值給當(dāng)前位置參數(shù)即可。

3.3.2 通過(guò)讀取實(shí)際坐標(biāo)值補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)誤差

R12=R0-$A_DBR[12]

IF （R12>$MN_USER_DATA_FLOAT [10]) OR （R12<-$MN_USER_DATA_FLOAT[10])

SPOS=IC（R12)

ENDIF

G4F0.5

STOPRE

R1=ROUND（$A_DBR[12])

4 宏程序示例

例：A 軸定位宏程序L280

;R0: A 軸編程位置

;R1: A 軸當(dāng)前位置

;R2: 編程位置與當(dāng)前位置的位置差

;R3: R0 除以5 的值

;R4：R1 除以5 的值

;R5: A 軸初始定位中間變量

;R7: C 軸當(dāng)前位置

;R12: A 軸編程位置與實(shí)際位置的差值

;R13: A 軸當(dāng)前位置與C 軸當(dāng)前位置之和

;$A_DBD[12]:A 軸實(shí)際坐標(biāo)值保存在DB4900.DBD12 中

;$A_DBD[16]:C 軸實(shí)際坐標(biāo)值保存在DB4900.DBD16 中

;MD14514[10]=0.5，A 軸反向間隙設(shè)定誤差補(bǔ)償范圍

R1=ROUND（$A_DBR[12])

R2=R0-R1

R3=R0/5

R4=R1/5

R7=ROUND（$A_DBR[16])

R13=R1+R7

IF R3<>ROUNDUP（R3) GOTOF INFO2

IF R4<>ROUNDUP（R4) GOTOF INFO2

IF R2==0 GOTOF INFO1

IF（R13<=17)

R5=R13+17

ENDIF

IF（R13>17)

R5=R13+17+360

ENDIF

M05

M41

M80

M03S0

G4F0.2

M05

SPOS=R5

M52

G4F2

STOPRE

SPOS=IC（R2)

R12=R0-$A_DBR[12]

IF （R12>$MN_USER_DATA_FLOAT [10]) OR （R12<-$MN_USER_DATA_FLOAT[10])

SPOS=IC（R12)

ENDIF

R1=ROUND（$A_DBR[12])

M53

G4F2

STOPRE

M81

M17

INFO1:MSG（"**** A 軸無(wú)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作 原因：編程位置=當(dāng)前位置****")

G04F3

MSG（"")

M17

INFO2:MSG（"**** A 軸無(wú)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作 原因：編程位置不是5 的整數(shù)倍****")

G04F3

MSG（"")

M17

5 結(jié)論

帶立臥轉(zhuǎn)換主軸頭的龍門(mén)式加工中心比普通立加或臥加功能更加靈活，加工產(chǎn)品范圍更加廣泛，也為客戶節(jié)約了空間以及設(shè)備和人員成本。傳統(tǒng)立臥轉(zhuǎn)換的機(jī)床是通過(guò)一個(gè)立頭和一個(gè)臥頭更換分別機(jī)械嚙合的方法實(shí)現(xiàn)立臥轉(zhuǎn)換，這樣不僅效率低，而且重復(fù)定位的精度得不到保證。通過(guò)案例既實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的立臥轉(zhuǎn)換，擴(kuò)大了產(chǎn)品加工范圍，又保證了重復(fù)定位精度及加工效率，不失為一種有效的方法。