文章:西门子840D数控系统主轴如何实现自动换档

所有者:TerryWang(呢称); 发布时间:2020-02-16 09:22:05; 更新时间:2023-05-14 18:50:38

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简介:西门子840D数控系统主轴功能强大,其中有一个主轴摆动功能就是为了方便主轴换档而特有的功能,通过该功能使主轴换档变得非常容易,自动换档就是利用西门子主轴这一功能来实现的。下面将具体说说如何实现换档。   一般来说,机床主轴变速是由电机转速和机械档位的切换,实现主轴连续运转的。该机床主轴设置有四个机械档位,每档的机械档位传动比如下:   Ⅰ档:齿轮比121/1

西门子840D数控系统主轴功能强大,其中有一个主轴摆动功能就是为了方便主轴换档而特有的功能,通过该功能使主轴换档变得非常容易,自动换档就是利用西门子主轴这一功能来实现的。下面将具体说说如何实现换档。

  一般来说,机床主轴变速是由电机转速和机械档位的切换,实现主轴连续运转的。该机床主轴设置有四个机械档位,每档的机械档位传动比如下:

  Ⅰ档:齿轮比121/10760;Ⅱ档:齿轮比242/10760;Ⅲ档:齿轮比484/10760;Ⅳ档:齿轮比968/10760。

  主轴电机转速为:0~4500rpm/min;电机最高转速4500rpm/min,那么对应的工作台的转速如下:

  Ⅰ档:速度1~6转;Ⅱ档:速度2~12转;Ⅲ档:速度4~24转;Ⅳ档:速度8~48转。

  在数控系统里,关于主轴的轴参数设定是至关重要的,下面这些参数都和主轴换档有关。上面提到的机械传动比数据,主轴每档的速度都要输入相应的位置,参数不对直接影响主轴自动换档的实现。

  主轴换档的参数设定见表1:

  以上主轴换档相关的参数设好后,再从PLC里进行逻辑控制就可以实现自动换档了,下面着重说明PLC编程中如何实现换档。

  主轴换档分手动和自动两种方式,现以自动换档为例进行阐述。

  工作台主轴有四个机械档位,有四个限位开关,分别取名为K1、K2、K3、K4,它们组合状态来指示这四个档位。状态见表2:

  变档动作的执行是通过四个电磁阀分别取名为YV1、YV2、YV3、YV4来推动两个油缸实现机械齿轮换档的,电磁阀得电状态见表3,通过该表可以很清楚地知道机械是如何换档的。

  下面将叙述的接口信号是PLC与NC之间的信号,该信号是主轴目前实际档位状态与需要进行档位变换的指令信号。由PLC通知NCK的实际机械档位信号,告诉NCK机械现在的档位(注:西门子数控系统主轴最多可以有五档可换)。通过下面的接口信号NC就可以知道机械目前实际所处档位,当然这些接口信号是通过PLC处理过的。

  比如:

  DB33.DBX16.0
  DB33.DBX16.1
  DB33.DBX16.2

  “3”——表示要换档的那个轴号,本项目第三个轴为主轴,所以为DB33.DBX16.0;DB33.DBX 16.1;DB33.DBX16.2,把它们分别命名为:A、B、C。表4说明数控系统NC是如何知道机械所处的档位的。

  自动换档如何定义呢?自动换档就是指操作者只需要在加工程序中输入一个指令,比如:M41、M42、M43、M44或者M40 S35就可以实现换一档、换二档、换三档、换四档,或者NC根据操作者输入的转速指令自动换到所需的加工档位,这就叫自动换档。

  那么这些M指令其实就是NC要求的换档信号,也就是NC告诉PLC的信号,我们在PLC编程时就是利用这些接口信号来实现自动换档,这些M指令可以通过以下接口信号译码得出。西门子840D数控系统的接口信号中除上述NC到PLC信息交换接口,还有一种是处理NC到PLC之间双向信息交换的接口;同样将译码信号命名为:A、B、C。通过表5清楚地说明数控NC到PLC之间要求换档信号的译码是如何实现的。

  另外还有一个指令:M40 M3 S35,通过输入主轴转速来自动换档。当操作者输入一个主轴转速值时,NC首先会判断该转速值符不符合目前的机械档位,如果不符合,NC就会要求换档,通过PLC程序译码出NC要求换几档,通过该译码信号控制电磁阀来执行所需要的档位。刚才提到的NC首先会判断该转速值符不符合目前的机械档位是关键地方之所在,也是实现自动换档的关键之处。实际上NC一直在不停地比较机械所处的实际档位和指令要求的档位是否一致,不一致就会要求换档。PLC译码出要换档的档位进行换档,直到实际档位信号和要求的档位信号状态一致,那么换档也就完成了。

  下面的梯形图程序与笔者的阐述是一致的。

  其中有几点需要说明的地方,比如:

  DB10.DBX108.7——NC就绪信号;

  M100.0——PLC内部中间继电器,中文解释就是A值相等;

  M100.1——PLC内部中间继电器,中文解释就是B值相等;

  M100.2——PLC内部中间继电器,中文解释就是C值相等;

  M100.3——PLC内部中间继电器,中文解释就是A、B、C值相等,也就是换档完成信号;

  最后还有两个重要的接口信号要特别注意,一个是换档完成信号(DB33.DBX16.3),它是一个脉冲信号,就是在每次换档完成后就给它一个500ms的脉冲高电平信号,使主轴停止摆动,同时主轴复位,使主轴从摆动方式切换到原来的速控方式。另一个信号与之对应,也就是摆动使能信号(DB33.DBX18.5),要主轴进入摆动方式必须把它置“1”高电平,在换档完成的同时它也要为“0”低电平,这样一个完整的换档过程就形成了。

  通过以上的描述和步骤,编写PLC程序和设置完轴参数即可实现主轴的自动换档功能,且换档过程中主轴自动地来回摆动,换档到位后主轴摆动停止,摆动功能结束。


随查一数控报警

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