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基于西门子802D sl数控系统的伺服刀架控制

2014/7/16    来源:万方数据    作者:尚陆华  王恩为      
关键字:数控系统  伺服刀架  西门子  
本文针对SIEMENS 802D sl数控系统的数据接口及伺服刀架机构的特点,分析总结出在数控机床中用NC-PLC实现伺服刀架控制的原理及方法,提出伺服刀架的控制流程,并编程实现伺服刀架的有效控制。

  刀架,作为数控车床类产品上最重要,最核心的机械部件之一,主要用于夹持切削用的刀具,许多刀架还直接参与切削工作,因此刀架可靠性的好坏,性能的优劣,都直接影响到机床的切削性能和切削效率等。随着刀架结构,技术的成熟,性能的提高及伺服驱动系统价格的降低,在数控车床上已越来越多地选择配置液压伺服刀架

  本文主要基于西门子802D sl数控系统,针对卧式12工位伺服刀架展开对回转刀架的结构,数控系统的接口,伺服控制器的接口等进行介绍,并编程分析了伺服刀架的控制原理及过程。

1 伺服刀架控制系统的工作原理

  1.1 回转刀架介绍

  数控车刀架一般分为3类,排刀式刀架一般用于小规格的数控车床,以加工棒料或盘类零件为主;当由于某种原因需要数量较多的刀具时,通常采用带刀库的自动换刀装置;本项目中采用的即为数控车床中最常用的一种典型换刀刀架-回转刀架,其是一种最简单的自动换刀装置。回转刀架上回转头各刀座主要用于安装各种不同用处的刀具,数控机床的自动换刀就是通过回转头的旋转,分度和定位来实现的。

  回转刀架主要分为立式刀架和卧式刀架两种,立式回转轴垂直于机床主轴,多用于经济型数控车床,卧式回转刀架的回转轴平行于机床主轴,可径向与轴向安装刀具。

  1.2 数控系统的接口

  西门子的820D sl系统的核心是PPU,它主要包括NCK,PLC,HMI,闭环控制和一些通信任务。在控制系统中,NCK与PLC通过数据块进行数据信息传递。

  该项目中的卧式伺服刀架部分主要采用SFW系列刀架驱动控制器进行控制,刀架动力头采用西门子伺服电机,其由西门子802D sl数控系统配置的伺服控制器直接控制。

  数控车床的伺服刀架操作为PLC通过I/O模块与机床各个机构的输入输出点连接。PLC主要通过输出点进行伺服刀架控制器的工作模式选择,工位的定位及选刀启动,并通过输入点进行当前工位的判断,报警信息的读取等。在伺服刀架的机构控制中主要两个电磁阀QY0,QY1用于控制刀架及动力头的卡紧松开,两个卡紧松开到位检测开关B0,B1。在完成伺服刀架控制的动作过程中PLC接受NCK的控制命令并对输出接口模块进行输出控制来执行相应的操作。

  1.3 伺服刀架的伺服控制器接口及其功能

  图1所示为该项目使用的SFW系列刀架伺服控制器的接口,其中主要接口的基本功能介绍如下:

  CN1:控制器主电源接口;

  CN4:伺服电机编码器接口;

  CN8:伺服刀架传感器信号接口;

  CN10:信号输出接口,PLC通过该接口读取当前工位数,报警信息等;

  CN11:信号输入接口,主要用于工作模式的设定,工位的选择等。

刀架伺服控制器的接口

  1.4 伺服刀架的工作过程

  伺服刀架的工作过程主要包括,刀架的回零和手动,自动换刀过程。刀架正常换刀的前提是准确回零以建立刀架计数参考系。与此同时,刀架每次动作之前都需要对动力头准确定位,以保证动力头和相应的离合器系统准确的啮合与脱开。

责任编辑:陈浩
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