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技（jì）術前沿>【數控機床】828D 係統使用 SET CO 多向（xiàng）搖擺立（lì）臥主軸頭實現加工（gōng）中心立臥（wò）轉換示（shì）例（lì）
【數控（kòng）機床（chuáng）】828D 係統使用 SET CO 多向搖擺立（lì）臥主軸頭實現加工中心立（lì）臥轉換示例
2021-1-5 來源：中國東方數控有限公司 作者：朱遠吉
摘 要：在一台西門子 828D 係統的龍門加工中心上，通過使用 SETCO 多向搖（yáo）擺（bǎi）立臥主軸頭，既實現龍（lóng）門加工中心的立式銑削與臥式銑削的靈活轉換，又提（tí）高了精度與效率。
關鍵詞：828D；立臥（wò）轉（zhuǎn）換；主軸；編碼器
1、概述（shù）
數控（kòng）加工中（zhōng）心常按主軸在空間所（suǒ）處的狀態通（tōng）常可（kě）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（jiān）處於垂直還是（shì）水（shuǐ）平狀態，主軸可（kě）同時作垂直和水平轉換的，稱為立（lì）臥式加工中心或五麵加（jiā）工中心。
西門子 SINUMERIK 828D 係統自上市以來以其強大而穩定的功能（néng），贏得了廣大客（kè）戶的認可，它秉承了西門子係統功能豐富、開放（fàng）友好等一係列特點。本例（lì）要給大家介紹的是在一（yī）台（tái）龍門加工中心上，通過 828D 係（xì）統（tǒng）豐富多彩的 NC 編程（chéng）指令以及平台界（jiè）麵的二次開發（fā）功能 Easy Screen 功能，配置（zhì） 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（zhóu）的實際運動均通（tōng）過 SP 軸旋轉與機械傳動（dòng）實現，所以不同於 3+2 軸機床中的（de） A、C 軸可（kě）以編程 A、C 地址，本例是通過宏程序 L280、L290 實（shí）現的 AC 軸運動。並且 A 軸（下頭座）的齧合（hé）與（yǔ）脫開必（bì）須滿足主軸在固定的（de）角度，主軸（zhóu）端麵（miàn）的刻線與主軸外圈端麵刻線重合。
另外 A、C 軸為虛擬軸（zhóu），MD30130 設置（zhì）為 0，其它通用機床軸名（míng） MD10000，以及通道對應（yīng）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（biān）碼器，作（zuò）為（wéi）測量係統反饋實際位置（zhì），用來消（xiāo）除 A 軸（下頭座）、C 軸（上頭座）分別與主運動機（jī）構齧合的（de）間隙。所以 PLC 要處理對應第一測量係統信號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（jí）相關參數設定
拓撲識別 SMC20 模塊後，分別在 X，Z 軸（zhóu）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（mǎ）器接口模塊進行配置。然後進入“編碼器（qì）數據（jù）”配置界麵，通過“編碼器 +”、“編碼器 - ”選擇“編（biān）碼器 2”界麵，根據編碼器（qì）類（lèi）型及參數在“編碼器 2”的配置界麵進行配置。
A、C 軸相關 NC 參數（shù）設置如（rú）下（xià）：
MD30460 $MA_BASE_FUNCTION_MASK=100H， 選（xuǎn）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（zhóu）模（mó）數轉換
MD30320 $MA_DISPLAY_IS_MODULO=0，取消回轉軸模數（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（zhí）編碼器回零模式
MD34210 $MA_ENC_REFP_STATE=1/2/3
先按照絕對值電機（jī）設零點方法，設好零點（前提是 A,C 軸對齊零刻度線），然後改為 3，記（jì）憶關機前零點，回零標記變為暗色。
3.2、CUSTOM 用戶（hù）自定義（yì）畫麵設計
為了讓操作使用的便利，利用 828D 自帶的 EASYSCREEN功能設計 CUSTOM用戶自定義畫麵，其中需要定（dìng）義初始化程序easyscreen.ini 以及主要的界麵程序 custom.com。
3.3、定位宏（hóng）程序設計（jì）（以 A 軸（zhóu）為例）
3.3.1、基本程序
本例中用一個（gè）主軸電機通過（guò）機械（xiè）結構分別與 AC 軸齧合（hé）來驅（qū）動 AC 軸旋轉的情況，本質上是要分別記憶 AC 軸定位後的位置值並保存到參數中，因為當 AC 軸轉動（dòng）完成後，機床開始加工（gōng）的時候主軸是要旋轉起來（lái）的，而主軸旋轉結束停止的位（wèi）置是隨機的（de），那麽當再次要進行 AC 軸定位的時候，就要繼續上次定位的位置（zhì）進行（háng）累加。
同時 A 軸（下（xià）頭座）的齧合與脫開必須滿足主軸在固定（dìng）的角度，主軸端麵的刻線與主軸外圈端麵刻線重合，下頭（tóu）座才能脫開進行旋轉。當 C 軸（zhóu），A 軸都在 0°初始（shǐ）位置時，這個刻線重合處的（de）定位（wèi）角度 SPOS=17°。並且設計（jì）如下 A 軸刻線對齊位置記憶（yì）參數 R5 及相關程序（xù），如下：
R1=ROUND（$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，端麵刻線對齊後，再通過液壓機構脫開，A 軸才可以轉動。後麵如果有 C 軸的轉動，以及 A 軸（zhóu）的轉動，都會讓實際（jì）主軸端麵不旋轉的情況下係統界麵 SP 軸坐標值數字累加，但是隻要是 A 軸轉動就（jiù）需要主軸端麵對齊刻線，所以這個時候就（jiù）要找到之前 A、C 軸的轉動（dòng）導（dǎo）致的主軸坐標值變（biàn）化了多（duō）少，即 R13 的值，這個（gè）值加上最初的 17°等於（yú） R5，再執（zhí）行 SPOS=R5 定位（wèi），就是保證了執行這個指令的時候主軸端麵刻線是對齊的，包括中間執行（háng）加工任務主軸旋轉自由停車後，執行 SPOS=R5 都會精（jīng）確找到這個（gè）刻（kè）線對齊（qí）的定位度數，因為 AC 兩個編碼器相當於記錄（lù）了 AC 定位導致的主軸（zhóu）坐標值累計變化值（zhí）。
C 軸的旋轉（zhuǎn）不需要固（gù）定（dìng）刻線位置，所以 C 軸的宏程序設計不需要設計上麵 A 軸的 R5 類型的參數。隻需（xū）要（yào）在定位完成後將編程位置賦值給當前位置參數即可。
3.3.2 通過讀取（qǔ）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（$A_DBR[12])
4、宏（hóng）程序示例
例：A 軸定位宏程序 L280
;R0: A 軸編程（chéng）位置（zhì）
;R1: A 軸當前（qián）位置
;R2: 編程位置與當前位置的位（wèi）置差
;R3: R0 除以 5 的（de）值
;R4：R1 除（chú）以 5 的值
;R5: A 軸初始定位中間變量
;R7: C 軸當前位置
;R12: A 軸編程位置與（yǔ）實際位置的差（chà）值（zhí）
;R13: A 軸當前位置與 C 軸當前位置之和
;$A_DBD[12]:A 軸實際坐標值保（bǎo）存在 DB4900.DBD12 中
;$A_DBD[16]:C 軸實際（jì）坐標值保存在 DB4900.DBD16 中
;MD14514[10]=0.5，A 軸反（fǎn）向間隙設定誤差補償範圍
R1=ROUND（$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（xuán）轉動作 原因（yīn）：編程位置 =當前（qián）位置 ****")
G04F3
MSG（"")
M17
INFO2:MSG（"**** A 軸無旋轉動作 原（yuán）因（yīn）：編程位置不是5 的整數倍（bèi） ****")
G04F3
MSG（"")
M17
5、結（jié）論
帶立臥轉換主軸頭的龍（lóng）門式加工中心（xīn）比普通立加或臥加功能更加靈活，加工產品範圍更加廣泛（fàn），也（yě）為客戶節約了空間以及設備和人員成（chéng）本。傳統立臥轉換的機床（chuáng）是通過一個立（lì）頭和（hé）一個臥頭更換分別（bié）機械齧合的方法實現立臥轉換，這樣不僅效率低，而且重複定位的精（jīng）度（dù）得不到保（bǎo）證。通過案例既實現傳統（tǒng）的立臥轉換，擴（kuò）大了產品加工範圍，又保證了重複定位精度及加工效率，不失為一（yī）種有效的方法。
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