828D 系統(tǒng)使用SETCO 多向搖擺立臥主軸頭實現(xiàn)加工中心立臥轉(zhuǎn)換示例

朱遠吉

（中國東方數(shù)控有限公司，江蘇 南京211153）

1 概述

數(shù)控加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)通?？煞譃榱⑹郊庸ぶ行暮团P式加工中心，其區(qū)別主要看主軸在空間處于垂直還是水平狀態(tài)，主軸可同時作垂直和水平轉(zhuǎn)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(tǒng)自上市以來以其強大而穩(wěn)定的功能，贏得了廣大客戶的認可，它秉承了西門子系統(tǒng)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(tǒng)豐富多彩的NC 編程指令以及平臺界面的二次開發(fā)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(xiàn)立臥轉(zhuǎn)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(zhuǎn)與機械傳動實現(xiàn)，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(xiàn)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(zhuǎn)位置均帶有HEIDENHAIN ROD 486 增量編碼器，作為測量系統(tǒng)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(tǒng)信號DB3804.DBX1.5 和DB3805.DBX1.5。

3 調(diào)試或使用步驟

3.1 AC 軸編碼器配置及相關參數(shù)設定

拓撲識別SMC20 模塊后，分別在X，Z 軸的驅(qū)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(shù)據(jù)”配置界面，通過“編碼器+”、“編碼器-”選擇“編碼器2”界面，根據(jù)編碼器類型及參數(shù)在“編碼器2”的配置界面進行配置。

A、C 軸相關NC 參數(shù)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(zhuǎn)軸設定

MD30310 $MA_ROT_IS_MODULO=0，取消回轉(zhuǎn)軸模數(shù)轉(zhuǎn)換

MD30320 $MA_DISPLAY_IS_MODULO=0，取消回轉(zhuǎn)軸模數(shù)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?yōu)榘瞪?/p>

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(qū)動AC 軸旋轉(zhuǎn)的情況，本質(zhì)上是要分別記憶AC 軸定位后的位置值并保存到參數(shù)中，因為當AC 軸轉(zhuǎn)動完成后，機床開始加工的時候主軸是要旋轉(zhuǎn)起來的，而主軸旋轉(zhuǎn)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(xù)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(zhuǎn)。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(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動。后面如果有C 軸的轉(zhuǎn)動，以及A 軸的轉(zhuǎn)動，都會讓實際主軸端面不旋轉(zhuǎn)的情況下系統(tǒng)界面SP 軸坐標值數(shù)字累加，但是只要是A 軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhí)行SPOS=R5 定位，就是保證了執(zhí)行這個指令的時候主軸端面刻線是對齊的，包括中間執(zhí)行加工任務主軸旋轉(zhuǎn)自由停車后，執(zhí)行SPOS=R5 都會精確找到這個刻線對齊的定位度數(shù)，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(zhuǎn)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(shù)。只需要在定位完成后將編程位置賦值給當前位置參數(shù)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(zhuǎn)動作 原因：編程位置=當前位置****")

G04F3

MSG（"")

M17

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

G04F3

MSG（"")

M17

5 結論

帶立臥轉(zhuǎn)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(chǎn)品范圍更加廣泛，也為客戶節(jié)約了空間以及設備和人員成本。傳統(tǒng)立臥轉(zhuǎn)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(xiàn)立臥轉(zhuǎn)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(xiàn)傳統(tǒng)的立臥轉(zhuǎn)換，擴大了產(chǎn)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。