李寧寧

沈陽(yáng)機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 遼寧沈陽(yáng) 110042

1 序言

剛性攻螺紋是將主軸旋轉(zhuǎn)與刀具進(jìn)給同步化，以匹配特定的螺紋螺距，但在實(shí)際生產(chǎn)中存在機(jī)床無(wú)法與絲錐螺距精確匹配的問(wèn)題，機(jī)床所加工的螺紋與絲錐實(shí)際螺距之間總存在細(xì)微的差異。在剛性攻螺紋時(shí)，主軸處于與刀具軸插補(bǔ)的位置控制模式，主軸進(jìn)給倍率為100%，通過(guò)控制改變倍率的方法不能減少扭矩，由于攻螺紋工藝的特殊性，也不能直接停止刀具軸或主軸來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)扭矩保護(hù)。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，絲錐會(huì)斷在工件中，退出絲錐會(huì)浪費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，并造成經(jīng)濟(jì)損失。較好的方案為：在攻螺紋狀態(tài)下，出現(xiàn)過(guò)載狀態(tài)時(shí)，按照與當(dāng)前進(jìn)給路徑相反的方向回退。

西門子數(shù)控系統(tǒng)具備異步子程序功能，根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)，在所有操作方式下的同步動(dòng)作及異步子程序（ASUP）的手動(dòng)、自動(dòng)等各種操作模式，可以利用PLC信號(hào)等外部事件觸發(fā)相關(guān)的異步子程序，實(shí)現(xiàn)異步動(dòng)作[1-3]。通過(guò)西門子提供的異步子程序功能，可以直接讀取主軸扭矩等各種狀態(tài)，當(dāng)主軸在剛性攻螺紋的過(guò)程中過(guò)載時(shí)，處理刪除剩余加工的指令就可以實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作。

2 異步子程序功能的應(yīng)用

2.1 功能生效

異步子程序功能又稱跨運(yùn)行方式的操作功能，是選項(xiàng)功能，訂購(gòu)數(shù)控系統(tǒng)時(shí)需要訂購(gòu)此選項(xiàng)功能，并在數(shù)控系統(tǒng)授權(quán)界面進(jìn)行授權(quán)和設(shè)置，如圖1紅框中所示。

圖1 選項(xiàng)功能授權(quán)和設(shè)置示意

2.2 相關(guān)變量

編寫子程序需要讀取主軸的當(dāng)前狀態(tài)、主軸各檔位的扭矩值等，還需要定義一些中間變量用于子程序執(zhí)行條件的判斷等，涉及到的變量主要如下。

$AC_SPIND[1]；當(dāng)前主軸的狀態(tài)

$AA_TORQUE[SP1]；主軸實(shí)時(shí)扭矩

$AC_SGEAR[1]；當(dāng)前主軸檔位

$AC_TIMER[1]；時(shí)間計(jì)數(shù)器

DELDTG(Z1)；刪除Z1軸余程

RDISABLE；讀入禁止

R190；R變量，此處定義為主軸實(shí)時(shí)扭矩

R191；R變量，主軸低檔時(shí)的扭矩極限值

R192；R變量，主軸高檔時(shí)的扭矩極限值

R193；R變量，主軸的扭矩極限值

R194；R變量，主軸超扭矩標(biāo)志位

2.3 程序編寫

異步子程序激活的同步動(dòng)作在零件程序的程序段中有固定的句法定義，在程序段中不可以編寫其他與同步動(dòng)作無(wú)關(guān)的指令。子程序編寫要求見表1。

表1 子程序編寫要求

根據(jù)上述句法定義要求，我們需要編寫的程序具體如下。本文中程序的名稱設(shè)定為“Raping”，分號(hào)后為前一句程序的解釋說(shuō)明。

IDS=1

WHENEVER $AC_SPIND[1]<>8 DO $R194=0

；如果主軸在非剛性攻螺紋狀態(tài)下，復(fù)位變量R194

IDS=2

DO $R190=$AA_TORQUE[SP1]

；將主軸扭矩實(shí)時(shí)映射到R190

IDS=3

WHENEVER $AC_SGEAR[1]==1 DO $R193=$R191

；如果當(dāng)前主軸檔位是低檔，將變量R191中的數(shù)值賦給變量R193

IDS=4

WHENEVER $AC_SGEAR[1]==2 DO $R193=$1R92

；如果當(dāng)前主軸檔位是高檔，將變量R192中的數(shù)值賦給變量R193

WHEN $AC_SPIND[1]==8 AND ($R190>$R193) DO $R194=1 $AC_TIMER[1]=1

；如果在剛性攻螺紋過(guò)程中，主軸的實(shí)際扭矩高于設(shè)定值，則啟動(dòng)時(shí)間計(jì)數(shù)器，同時(shí)將變量R194賦值為1

WHEN $AC_SPIND[1]==8 AND $AC_TIMER[1]>=0.6 DO DELDTG(Z1) $AC_TIMER[1]=-1

；如果主軸實(shí)際扭矩高于設(shè)定值的時(shí)間超過(guò)0.6s，則刪除進(jìn)刀軸剩余的加工，時(shí)間清0

WHEN $AC_SPIND[1]==8 AND $AC_TIMER[1]>=0.6 DO DELDTG

；在剛性攻螺紋過(guò)程中，如果主軸實(shí)際扭矩高于設(shè)定值的時(shí)間超過(guò)0.6s，則刪除所有軌跡剩余的加工

WHEN $AC_SPIND[1]==8 AND $AC_TIMER[1]>=0.6 DO RDISABLE

；在剛性攻螺紋過(guò)程中，主軸實(shí)際扭矩高于設(shè)定值的時(shí)間超過(guò)0.6s時(shí)，讀入禁止

WHEN $AC_SPIND[1]==8 AND $AC_TIMER[1]>=0.6 DO $R194=0

；在剛性攻螺紋過(guò)程中，主軸實(shí)際扭矩高于設(shè)定值的時(shí)間超過(guò)0.6s時(shí)，變量R194清0

WHEN $AC_SPIND[1]==8 AND($R190<$R193) DO STOPREOF $R194=0

；在剛性攻螺紋狀態(tài)下，如果主軸實(shí)際扭矩小于設(shè)定扭矩，則變量R194清0

M17

；子程序結(jié)束

2.4 相關(guān)參數(shù)

程序中調(diào)用相關(guān)參數(shù)的方式如下。

MD10715

$MN_M_NO_FCT_CYCLE[1]=85

；調(diào)用子程序的M碼

MD10716 $MN_M_NO_FCT_CYCLE_NAME[1]=Raping

；調(diào)用子程序的名稱

MD36730 $MA_DRIVE_SIGNAL_TRACKING[AX8]=1

；主軸軸號(hào)

MD20108 $MC_PROG_EVENT_MASK=H9

；PROG_EVENT程序執(zhí)行方式

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)異步子程序功能的分析和應(yīng)用，對(duì)剛性攻螺紋實(shí)現(xiàn)了預(yù)見性的保護(hù)，有效防止了刀具損壞或工件報(bào)廢情況的發(fā)生，減少了不必要的經(jīng)濟(jì)損失，提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

20221210