基於 SINUMERIK 828D BASIC 數控係統的三軸五麵銑（xǐ）床立臥刀庫換刀的用戶（hù）界麵開（kāi）發-數控機床市場網

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基於 SINUMERIK 828D BASIC 數控係統的三軸五麵銑床立臥刀庫換刀的用戶界麵開發

2024-7-15 來源：- 作者：呂高健周瑞等

摘（zhāi）要：SINUMERIK 828D BASIC 係統是緊（jǐn）湊型（xíng）數控係統，能夠較為靈活地解決大型複雜機械結構類問題（tí），充分發揮應用工程師的開發創造力。用戶界麵開發工具在使用過程中可以減少按鍵，實現組合檢測，使開發（fā）更加直觀和簡便。

關鍵詞：SINUMERIK 828D BASIC；用戶界（jiè）麵（miàn）開（kāi）發；PLC 與 NC 數據交換（huàn）；三軸五（wǔ）麵銑

我國工業技術水平不斷提高，對國產精密製造設備提出了更（gèng）高的要求。龍門數控加工中（zhōng）心 GMC360u 為吉林某客車企業委托山東威達重工股份有限公司製造的一款龍門式三軸（zhóu）五麵銑機床。它的最大特點（diǎn）是配置了 1 個自動交換附件臥銑頭和 1 個（gè）立臥轉換刀庫，實（shí）現（xiàn）了立主軸和（hé）臥主軸間的自動（dòng）換刀，可滿足客戶對大型工件一次裝夾五麵銑削的要求。該銑床（chuáng）選（xuǎn）擇（zé） SINUMERIK 828D BASIC，其中係統使（shǐ）用 SINUMERIK 828D BASIC PPU241.3，顯（xiǎn）示器為 10.4，操作麵板選用 MCP 483PN，驅動器選擇（zé） SINAMICS S120，電機選擇 1FT7 係列。

1、項（xiàng）目方案

數控龍（lóng）門式五（wǔ）麵銑床機床一直是世界上大型精密（mì）工件（jiàn）組加工的利器，具有耐重切削和加工效率高的特點。機（jī）床配置了 B5001-032VH0B 立臥轉換（huàn）刀庫後，工件隻要一次裝夾（jiá）設定就可以完成（chéng）五麵的自動加工。機床（chuáng）右側裝配刀庫換刀機構，配有獨立液壓係統；機（jī）床左（zuǒ）側是臥式頭庫工作倉，能夠實現機床立式臥（wò）式加工模式的自動切換（huàn）。B5001-032VH0B 立臥轉換刀庫由刀庫本體、換刀機構以及換刀臂機構組成。刀庫存儲刀數 32 把，最大刀徑 Ф250mm，最大刀（dāo）具重量 25kg。數控（kòng）龍門式五麵銑床機床如（rú）圖 1 所示。

1. 大臂搖擺油缸；2. 機械手水平滑動油缸；3. 機械手立臥翻轉油缸；4. 機械手伸縮油缸（gāng）

圖 1　數（shù）控龍門式五麵銑（xǐ）床機床（chuáng）

1.1B5001-032VH0B 立臥轉換刀庫立式換刀流程設計

NC 係統給（gěi）出命令 M06 T**，PLC 判斷如果立式臥式主軸變量 =01 為立式換刀（dāo）過程：刀庫分度（dù）運刀至選要刀號T** →發出刀臂平移夾刀指令對應（yīng）液壓閥工作（zuò）→檢測（cè）刀（dāo）臂平移夾（jiá）刀到位信號=1，發出刀臂拔刀指令對應液壓（yā）閥工作→檢測刀臂拔刀到位信號 =1，發出刀臂平移指令對應液壓閥工作→檢測刀臂平移到位信號 =1，發出刀臂縮回指令對應液壓（yā）閥工作→檢測刀臂縮回到位信號 =1，刀（dāo）庫分度（dù）運刀→換刀機構挪至主軸側（cè）與平移縮回同步→檢測（cè）換刀機構挪至主軸側信號 =1，發出換刀機構立臥旋轉至立式指令對（duì）應液壓閥工作→機床運行主軸到達待機位置→機床主軸定向→檢測（cè）主軸定向完成刀臂平移夾刀→機床（chuáng）主軸鬆刀→檢測主（zhǔ）軸鬆刀（dāo）到位信號 =1，發出刀臂向下拔刀指令對應液壓閥工作→檢測刀臂向下拔刀到位信號 =1 刀臂旋轉 180°換刀→判斷刀臂旋轉完成，發出刀臂向上插刀指令對應液壓閥工作→檢測刀臂向上插刀到位信（xìn）號（hào） =1，發（fā）出機床主軸夾刀指令→檢測機床主軸夾刀信號 =1，發出刀臂平（píng）移指令（lìng）對應液壓閥（fá）工（gōng）作→檢測刀臂平移到位信號=1，（立式換刀完成）發出換刀機構立臥旋轉指令對應液壓閥工作→檢測換刀機構立臥（wò）旋轉信號到位（wèi），發出換刀機構挪至刀庫側與平移伸出（chū）同步指令→檢測換刀機構挪至刀庫側到位信（xìn）號 =1，發出拔刀伸出指令對應液壓閥工作→檢測拔刀伸出信號 =1，發出刀臂平移指令對應液壓閥工作→檢測刀臂平（píng）移信號 =1，發出（chū）插刀指令對應液壓閥工作→檢測插刀到位信（xìn）號 =1，發出刀臂平移指令（lìng）→檢測刀臂平移到位，複（fù）原。

1.2B5001-032VH0B 立臥轉換刀庫臥式換刀流程設計

NC 係統給出命令 M06 T**，PLC 判（pàn）斷如果立（lì）式臥式主軸變量 =10 為臥式換刀過程（chéng）：刀庫（kù）分度運刀至選要刀號T** →發出刀臂（bì）平移夾（jiá）刀指令對應液壓（yā）閥工作→檢測刀臂平移夾刀（dāo）到位信號=1，發出刀臂拔刀指（zhǐ）令對應液壓閥工作→檢測刀臂拔刀到位信號（hào） =1，發出（chū）刀臂平移指令（lìng）對應液壓閥工作→檢測刀臂平（píng）移到位信號 =1，發（fā）出刀臂縮回指令對應液壓閥工作→檢測刀臂縮回到位信號 =1，刀庫分度運刀→換刀機構挪（nuó）至主軸側與平移縮回（huí）同步→檢測換刀機構挪至主軸（zhóu）側信號 =1，機床運行（háng）主軸到達待機位置→機床主軸定向 - 檢測主軸（zhóu）定向完成（chéng）刀臂平移夾刀→機床主軸鬆刀→檢測主軸鬆刀到（dào）位（wèi）信號 =1，發出刀臂向下拔刀指令對應液壓閥工作→檢（jiǎn）測刀臂向（xiàng）下拔刀到位信號 =1 刀臂旋轉 180°換刀→判斷刀臂旋轉完成，發出刀（dāo）臂向上插刀指令（lìng）對應液壓閥工作→檢測刀臂（bì）向上插刀到位信號 =1，發出機床主軸夾（jiá）刀指令→檢測機床主軸夾刀信號 =1 發出刀臂平移指令對應（yīng）液壓閥工作→檢測刀臂平移到位信號（hào）=1，（臥（wò）式換刀完成）發出換刀機構挪至刀庫側與平移伸出同步指令→檢測換刀機構挪至刀（dāo）庫側到位信號 =1，發出拔刀伸出指令對應液壓閥工作→檢測拔刀伸出信號 =1，發出刀臂平移指令對應液壓閥（fá）工（gōng）作（zuò）→檢測刀臂平移信（xìn）號 =1，發出插刀指令對應液壓閥工作→檢測插（chā）刀到位信號（hào） =1 發出刀臂平（píng）移指令→檢測刀臂（bì）平移到位，複原。

1.3電氣控製開發

該機床立臥轉換刀庫電控信號交叉複（fù）雜，安全條（tiáo）件（jiàn）要求高，調試（shì）工作繁重。SINUMERIK 828D BASIC 是該機床（chuáng）的經濟選（xuǎn）擇（zé）方案。二次界麵開發有利於（yú）實現係統輔助功能（néng）開發，節省資源且穩定可靠[2]。該機床刀庫中間位置（zhì）複雜（其中，輸入信號（hào） 18 個（gè），分別檢測（cè） 18 個工位；輸出信號 16 個，分別執行 16 個液壓動作），如果用傳統調試控（kòng）製方式，需要多個按鈕開關。現在（zài）利用 SINUMERIK 828D 用戶界麵開發功能可以實現（xiàn）軟件控製（zhì），簡單方便操作。圖 2 和圖 3 兩個界麵功（gōng）能能夠實現刀（dāo）庫（kù）的各工位功能。圖 3 是圖 2 刀庫調整的子功能界麵。圖 3 中，該界麵分為 7個豎排指令（ATC 翻轉伸出、ATC 翻轉縮回、ATC 換刀伸出、ATC 換刀縮回、刀（dāo）庫零點、刀（dāo）庫正轉以及（jí）刀庫反轉）、1個退出指令和 7 個橫排指令（ATC 平移主軸、ATC 平移刀庫、ATC 拔刀伸出、ATC 拔刀縮回（huí）、ATC 搖擺伸出、ATC 搖擺縮回以及刀庫門（mén））。主（zhǔ）界麵為刀庫狀態（tài）監視畫麵，包括刀庫手動旋（xuán）轉條件監視（刀庫（kù）使能，機床在手動方（fāng）式，刀庫正轉，刀庫反轉，刀庫已回零）、刀（dāo）庫備刀旋轉條件監（jiān）視（平移到主軸（zhóu）位，搖擺油缸伸出，翻轉油缸退（tuì）回，拔刀油缸退回）以及軟件監控指示燈（dēng）。SINUMERIK 828D 的界麵開發不僅模擬了執行按鍵，還可（kě）以把執行（háng）結果（guǒ）實時顯示到主畫麵上，方便調試（shì）、檢查及係統運行時（shí）的實時監控。