SM—BR伺服動力刀塔的定位控制技術(shù)

夏宏

摘 要：SM-BR系列徑向刀盤動力刀塔配西門子840D（1FT6086-1AH71-G1，絕對值編碼器）伺服電機的應(yīng)用，通過研究使徑向刀盤動力刀塔在自動方式下通過調(diào)用子程序，PLC控制軸方式，實現(xiàn)自動換刀；在手動方式下能夠手動操作，在回零方式下，能夠使刀盤回零。從而提高了操作的方便性，在刀盤位置不準(zhǔn)或刀塔出現(xiàn)夾不緊或松不開故障時通過手動刀盤回零的方法，很快校正刀盤，使刀準(zhǔn)確定位及解決故障。

關(guān)鍵詞：徑向刀盤動力刀塔；子程序；異步子程序；手動回零；準(zhǔn)確定位；PLC控制軸

帶動力刀具的刀塔是銑削中心機床的主要部件之一，主要功能是用來儲存加工工序所需要的各種刀具，并按程序指令準(zhǔn)確地換取刀具，因此，刀塔及換刀控制便成為車銑中心控制系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，車銑中心的換刀方式分為有手動換刀和自動換刀兩種方式。由于SM-BR系列徑向刀盤動力刀塔的動力刀具的驅(qū)動和刀盤旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動是共用一個伺服電機。從而使用PLC梯形圖控制刀塔進行手動控制和自動控制變的很復(fù)雜。而通過調(diào)用子程序的方式，則使徑向刀盤動力刀塔的控制變的簡單，下面就以車銑中心DL-25MHSY為例，介紹SM-BR徑向刀盤動力刀塔在西門子840D數(shù)控系統(tǒng)中如何自動換刀。

1 系統(tǒng)組成

刀盤的旋轉(zhuǎn)是通過西門子840D系統(tǒng)NC切削程序發(fā)出換刀指今如T1M6調(diào)用子程序及通知PLC，在通過PLC判斷最近路徑及旋轉(zhuǎn)角后，使用PLC控制軸功能快控制驅(qū)動器，驅(qū)動伺服電機帶動刀盤轉(zhuǎn)定位選刀。

動力刀具是通過NC程序發(fā)出如M3S100，M4S200控制驅(qū)動器，驅(qū)動伺服電機，帶動刀具旋轉(zhuǎn)，通過發(fā)出如SPON[3]=0指令控制驅(qū)動器，驅(qū)動電機，帶動刀具回零。

而刀盤的夾緊松開是通過子程序發(fā)出M指令，通過PLC邏輯控制液壓驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)刀盤的夾緊及松開動作。如圖1所示。

2 硬件的連接

刀塔控制部分的硬件接口如圖2所示。

徑向刀盤動力刀塔的電機①電源同西門子的驅(qū)動模塊A1連接，控制刀塔伺服電動機運行，電機②反饋電纜同驅(qū)動模塊的X412接口連接，用于反饋刀塔刀盤旋轉(zhuǎn)的角度，PLC輸入接6個刀塔內(nèi)的接近開關(guān)，刀塔轉(zhuǎn)位沒有齒合開關(guān)⑦，刀塔轉(zhuǎn)位已齒合開關(guān)⑧，刀具未齒合開關(guān)⑩，刀具已齒合開關(guān)⑨，刀塔零點開關(guān)④，過載離合器信開關(guān)⑾，PLC輸出接兩個電磁閥，刀盤夾緊電磁閥（3a），刀盤松開電磁閥（3b），其中轉(zhuǎn)位沒有齒合開關(guān)⑦和刀具已齒合開關(guān)⑨置1時，用以確認伺服電機可以帶動動力刀具旋轉(zhuǎn)，其中轉(zhuǎn)位已齒合開關(guān)⑧和刀具未齒合開關(guān)⑩置1時，用以確認伺服電機可以帶動刀盤旋轉(zhuǎn)。刀塔零點開關(guān)④用于刀盤回零，其中過載離合器信開關(guān)⑾的作用是當(dāng)?shù)端收蠒r，防止電機燒毀。夾緊電磁閥（3a）的作用為控制刀盤鎖緊使機床能夠進行切削加工，松開電磁閥（3b）的作用為控制刀盤松開，使刀盤在刀盤旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3 子程序控制說明

主程序中執(zhí)行換刀子程序：T1M6

子程序如下：

IF $P_ISTEST GOTOF RRR；程序測試時跳轉(zhuǎn)

IF $P_TOOLNO==$P_TOOLP GOTOF RRR；相同刀號時跳轉(zhuǎn)

IF $P_TOOLP>12 GOTOF RRRR；刀號大于12時跳轉(zhuǎn)

IF $P_TOOLP<1 GOTOF RRRR；刀號小于1時跳轉(zhuǎn)

M82；刀盤先夾緊

SPOS[3]=0；電機定位

M80；刀盤松開

G04 F0.2；延時0.2秒

M54：啟動開始轉(zhuǎn)刀盤

G04 F0.2；延時0.2秒

M82；刀盤夾緊

M206；刀盤夾緊確認

GOTOF RRR；跳轉(zhuǎn)

RRRR：；標(biāo)號

MSG（“TOOL NUMBER ERROR>12 OR<1”）；錯誤提示信息

RRR：

M17

4 PLC轉(zhuǎn)刀盤程序說明

CALL FC18

INO：=M500.3；啟動信號（M54）

IN1：=FALSE

IN2：=B#16#5

IN3：=B#16#1

IN4：=7

IN5：=MD620：電機旋轉(zhuǎn)角度

IN6：=0.000000e+000

OUT：=M500.1

OUT：=M500.2

OUT：=MB510

5 結(jié)論

本文介紹了帶有一個伺服電機的動力刀塔的硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計方法和控制原理，準(zhǔn)確地實現(xiàn)了動力刀塔的定位動作和動力刀具的高速旋轉(zhuǎn)動作。該刀塔采用伺服電動機作為驅(qū)動元件，利用驅(qū)動器進行位置精確控制和動力刀具高速控制。不僅簡化了刀塔的機械結(jié)構(gòu)，而且提高了轉(zhuǎn)位速度和精度，使其可靠性增強，有效地滿足了數(shù)控機床對功能部件的要求，廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外的中、高檔數(shù)控車床上，具有較高的工程應(yīng)用價值。

參考文獻

[1]鄒文明.伺服動力刀塔的控制與應(yīng)用[A].IT時代周刊2013年度論文集[C].2013：108.

（作者單位：大連機床集團車銑中心研究所）