828D 系統使用SETCO 多向搖擺立臥主軸頭實現加工中心立臥轉換示例

朱遠吉

（中國東方數控有限公司，江蘇 南京211153）

1 概述

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

西門子SINUMERIK 828D 系統自上市以來以其強大而穩定的功能，贏得了廣大客戶的認可，它秉承了西門子系統功能豐富、開放友好等一系列特點。本例要給大家介紹的是在一臺龍門加工中心上，通過828D 系統豐富多彩的NC 編程指令以及平臺界面的二次開發功能EasyScreen 功能，配置SETCO（賽奪科）F58D02-ACA-E 型多向搖擺立臥主軸頭實現立臥轉換的示例。

2 概述及注意事項

立臥主軸頭AC 軸的實際運動均通過SP 軸旋轉與機械傳動實現，所以不同于3+2 軸機床中的A、C 軸可以編程A、C 地址，本例是通過宏程序L280、L290 實現的AC 軸運動。并且A 軸（下頭座）的嚙合與脫開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 設置為0，其它通用機床軸名MD10000，以及通道對應的機床軸MD20070、通道中的軸名MD20080 仍然需要設置。該立臥主軸頭在A、C 軸旋轉位置均帶有HEIDENHAIN ROD 486 增量編碼器，作為測量系統反饋實際位置，用來消除A 軸（下頭座）、C 軸（上頭座）分別與主運動機構嚙合的間隙。所以PLC 要處理對應第一測量系統信號DB3804.DBX1.5 和DB3805.DBX1.5。

3 調試或使用步驟

3.1 AC 軸編碼器配置及相關參數設定

拓撲識別SMC20 模塊后，分別在X，Z 軸的驅動上進行軸分配，將A，C 軸對應的SMC20 模塊作為X，Z 軸的第二編碼器接口模塊進行配置。然后進入“編碼器數據”配置界面，通過“編碼器+”、“編碼器-”選擇“編碼器2”界面，根據編碼器類型及參數在“編碼器2”的配置界面進行配置。

A、C 軸相關NC 參數設置如下：

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

MD30300 $MA_IS_ROT_AX=1 回轉軸設定

MD30310 $MA_ROT_IS_MODULO=0，取消回轉軸模數轉換

MD30320 $MA_DISPLAY_IS_MODULO=0，取消回轉軸模數360°顯示

MD34110 $MA_REFP_CYCLE_NR=-1，取消回參考點

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

MD34210 $MA_ENC_REFP_STATE=1/2/3

先按照絕對值電機設零點方法，設好零點（前提是A,C 軸對齊零刻度線），然后改為3，記憶關機前零點，回零標記變為暗色。

3.2 CUSTOM用戶自定義畫面設計

為了讓操作使用的便利，利用828D 自帶的EASYSCREEN功能設計CUSTOM用戶自定義畫面，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 定位宏程序設計（以A 軸為例）

3.3.1 基本程序

本例中用一個主軸電機通過機械結構分別與AC 軸嚙合來驅動AC 軸旋轉的情況，本質上是要分別記憶AC 軸定位后的位置值并保存到參數中，因為當AC 軸轉動完成后，機床開始加工的時候主軸是要旋轉起來的，而主軸旋轉結束停止的位置是隨機的，那么當再次要進行AC 軸定位的時候，就要繼續上次定位的位置進行累加。

同時A 軸（下頭座）的嚙合與脫開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，下頭座才能脫開進行旋轉。當C 軸，A 軸都在0°初始位置時，這個刻線重合處的定位角度SPOS=17°。并且設計如下A 軸刻線對齊位置記憶參數R5 及相關程序，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 軸旋轉的時候，定位到17°的位置，端面刻線對齊后，再通過液壓機構脫開，A 軸才可以轉動。后面如果有C 軸的轉動，以及A 軸的轉動，都會讓實際主軸端面不旋轉的情況下系統界面SP 軸坐標值數字累加，但是只要是A 軸轉動就需要主軸端面對齊刻線，所以這個時候就要找到之前A、C 軸的轉動導致的主軸坐標值變化了多少，即R13 的值，這個值加上最初的17°等于R5，再執行SPOS=R5 定位，就是保證了執行這個指令的時候主軸端面刻線是對齊的，包括中間執行加工任務主軸旋轉自由停車后，執行SPOS=R5 都會精確找到這個刻線對齊的定位度數，因為AC 兩個編碼器相當于記錄了AC 定位導致的主軸坐標值累計變化值。

C 軸的旋轉不需要固定刻線位置，所以C 軸的宏程序設計不需要設計上面A 軸的R5 類型的參數。只需要在定位完成后將編程位置賦值給當前位置參數即可。

3.3.2 通過讀取實際坐標值補償運動誤差

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 軸當前位置

;R2: 編程位置與當前位置的位置差

;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 軸當前位置

;R12: A 軸編程位置與實際位置的差值

;R13: A 軸當前位置與C 軸當前位置之和

;$A_DBD[12]:A 軸實際坐標值保存在DB4900.DBD12 中

;$A_DBD[16]:C 軸實際坐標值保存在DB4900.DBD16 中

;MD14514[10]=0.5，A 軸反向間隙設定誤差補償范圍

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 軸無旋轉動作 原因：編程位置=當前位置****")

G04F3

MSG（"")

M17

INFO2:MSG（"**** A 軸無旋轉動作 原因：編程位置不是5 的整數倍****")

G04F3

MSG（"")

M17

5 結論

帶立臥轉換主軸頭的龍門式加工中心比普通立加或臥加功能更加靈活，加工產品范圍更加廣泛，也為客戶節約了空間以及設備和人員成本。傳統立臥轉換的機床是通過一個立頭和一個臥頭更換分別機械嚙合的方法實現立臥轉換，這樣不僅效率低，而且重復定位的精度得不到保證。通過案例既實現傳統的立臥轉換，擴大了產品加工范圍，又保證了重復定位精度及加工效率，不失為一種有效的方法。