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840D 數控（kòng）係統 H 功能實現旋風刀架的程序開合

2020-5-8 來源：青島海（hǎi）西重工有限責任公司作者：李其昌劉曉軍呂剛李猛

摘（zhāi）要：數控重型曲（qǔ）軸車床旋風刀架使用的是可開合（hé）分體式轉盤，由於轉盤的開啟和閉合控製流（liú）程較為複（fù）雜，為避免使用人員的誤操作，利用 SIEMENS 840D 數控係統 H 功能編寫 NC 程序，采用 NC 程序和 PLC 程（chéng）序相結合的方式（shì），可以實現旋風刀架的程序開合控製。

關鍵詞：旋風刀架；PLC 程序；840D 係統；H 功能

0 引言

旋風刀架是數控重型曲軸車床的核心部件，主要（yào）用於加（jiā）工（gōng）大型船用低速（sù）柴油機（jī）曲軸的柺頸部位。旋風刀架的切削方式為轉盤帶動（dòng）刀具旋轉、工件固定。圖 1a 為其閉合加工狀態。在加工前，先開啟旋（xuán）風刀架上分體，將曲軸拐頸卡（kǎ）住後，再閉合加（jiā）工（gōng）。圖1b 為開啟狀態。旋風刀（dāo）架的（de）開合涉（shè）及的動作控製流程較多，為避免操作人員使用時的誤操作，利（lì）用 SIEMENS 840D 係統 H 功能編寫 NC 程（chéng）序，實現旋風刀架的程序開合控製（zhì）。

1、旋風刀架開合（hé）控製流程

旋風刀架的（de）上體（TOP PART）開啟與閉合（hé）由液壓油缸驅動。旋風刀架內部切削用的回轉盤（ROTARY RING）帶有齒（chǐ）圈，通過主驅動（dòng）齒輪帶動進而實現回轉切削運動。回轉盤上裝有刀盤，刀盤由伺服機驅動，通過進給齒輪的行星差動精密機構傳遞，可在轉盤上做徑向進給運動（U2軸）。

回轉（zhuǎn）盤分為兩部分，轉盤（pán）上分體可（kě）隨旋風刀架上體（tǐ）一起開合。開啟前，轉盤上下分體和內（nèi）部齒圈由 4 個鎖緊機構鎖定，避免內部齒（chǐ）圈脫出。4 個鎖緊機構分別為固定轉盤上分體（tǐ）的上插（chā）內齒（ROTARY RING UPPER PART），固定上部進給齒輪的上插外（wài）齒（FEED GEAR），固定轉盤下分體的下（xià）插（chā）內齒（ROTARY RING LOEERPART），固定主驅動齒輪的下插外齒（chǐ）（MAIN GEAR）。

在閉合使用時（shí），需（xū）要將 4 個鎖緊機構全部放鬆。鎖緊機構的鎖緊和放鬆是否到位由行（háng）程限位控製。

回轉盤左右有 4 個對接把合上下分體的把合螺釘（SCREWS），在（zài）閉合切削使用時（shí）需要安裝把合，旋風刀架開啟（qǐ）前（qián）需（xū）要拆掉。把合螺釘不用時，有固定的放置位置，裝有感應開關，進而判斷把合螺釘處於安裝或脫離狀態。

圖 1 旋風刀架的開啟與閉合

閉合時（shí），由一個伺服電機（jī）帶動鎖緊螺杆（SCREW DRI－ER），將旋風（fēng）刀架上體與下體緊（jǐn）密固定。開啟前，需要將鎖緊螺（luó）杆鬆開（kāi）。鎖緊螺杆的（de）鎖緊和放（fàng）鬆是否到位由行程限位控製（zhì）。

旋風刀架開啟時，需要將回轉盤旋轉到固定開啟位置，同時移動 U 軸到固定（dìng）開啟位置，這樣使（shǐ） 4 個鎖緊機構能對準插孔（kǒng）。判斷回轉盤和 U2軸是否到達（dá）固定開啟（qǐ）位置，分別通過感應（yīng）開關來實現（IN/NO OPENING POSITION）。閉合動作流程（chéng）如圖（tú） 2 所示。開啟動作流程如圖 3 所示。

圖 2 旋風刀架閉合流（liú）程

圖 3 旋風刀（dāo）架開啟流程

旋風刀（dāo）架開合控製流程較為複雜，操作人員使用（yòng）時，如果漏掉某一個步驟，嚴重時會造成內部齒圈脫（tuō）落，對（duì）設備造成重（chóng）大損傷。如果全部使用 PLC 進行各種運算控製（zhì），程（chéng）序較為複雜。為了便於操作人員使用，可以使用 H 輔助功能實現程序開合。

2、 H 功能簡述（shù）及參數設置

840D 數控係（xì）統功能有 M（輔助功能）、S（主軸功能）、H（輔助功能）、T（刀號）等，相比其他輔助功能，H 功能的處理終端為 NC的 CPU，運算功能較（jiào）為強大，處理執行速（sù）度快，由 NC 的插補周期決定。運用 PLC 與 NC 程序相結合的方法實現旋風刀架的開合，PLC 程序將大為簡（jiǎn）化，也能直觀顯示操作流程（chéng）順序（xù），避免誤操作。H 功能的（de）傳輸 PLC 接（jiē）口地址如（rú）圖 4 所示。

圖 4 H 代碼與 PLC 傳輸接口地址（zhǐ）

係統定義了同一個 NC 程序段中對多可以（yǐ）編程 3 個 H 代碼指令，故 PLC 的接口也定義了 3 個（gè）。在PLC 的接口地址方麵，DBW140 作為該（gāi） NC 程序段中第一個 H 代（dài）碼指令（lìng）的地址，DBD142 作為第一個H 代（dài）碼指令的內容。H 功能的值類型有整數和浮點數，在本機床采用的是整數（shù），要把參（cān）數 MD22110 設（shè）置為 1。

3 、利（lì）用 H 功能編寫的 NC 開合程序及相應 PLC 程序

3.1 旋風刀架開啟的 NC 程（chéng）序

以旋風（fēng）刀架較為複雜的開啟（qǐ）程序為例，根據 H 功能編寫的NC 程序如下：

可以看到相應的每（měi）段程序用了一個 H 代（dài）碼，分別實現以下動作（表 1）：

3.2 旋風刀架開啟的 PLC 程序

與 NC 程序相對於的 PLC 程序節選如下：

利用 DB253 中間變量，實現 PLC 和 NC 變量的（de）銜接，最終控製在 PLC 中的（de）相應輸入輸出點。

4 、結（jié）語

H 輔助功（gōng）能主要將拆掉螺釘、鎖（suǒ）緊插齒（chǐ）、放鬆螺杆等信息傳遞給 PLC 程序，通過 PLC 程序（xù）來實現各個動（dòng）作。通過 NC 程序和 PLC 相結合的方式，可以實現旋風刀（dāo）架的程序化（huà）開合，杜絕操作人員的失誤操作，使（shǐ）用效果良好，同時（shí）也為設備設計及維修人員使用 H 功能提供一些經驗。

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