SM—BR 系列动力伺服刀架的调试及应用

沈阳机床股份有限公司 (辽宁 110142)张秀印 关百军

HTC 系列车铣中心是我事业部自行开发设计的具有国际先进水平的产品，刀架的转位换刀和动力头的旋转是靠一个伺服电动机驱动的，刀架的转位换刀工作方式与动力头的旋转工作方式是通过液压控制来实现的。为了能合理的调试出刀架动作并正确应用，对刀架的控制原理及动作时序进行了深入研究，并编制出了PLC 控制程序与用户循环。

在动力伺服刀架调试应用过程中，我们遇到了困难。由于刀架的转位换刀和动力头的旋转是靠一个伺服电动机驱动的，没有刀架编码器，但刀架既要实现自动换刀，又要实现手动换刀，如何记忆刀位是解决问题的关键。刀架说明书中要求伺服电动机为增量编码器，每次送电都要返回参考点，参考点作为第一号刀位。由于实际使用的编码器为绝对编码器，为了发挥绝对编码器的性能并提高机床利用效率，经过不懈调试，我们编制出了一套易于理解的PLC 程序与用户循环，可实现刀架的自动、手动换刀，记忆刀位并显示正确刀号，且每次机床断电后上电刀架不必重新返回参考点即可正常工作。

下面结合西门子840D 系统为例详细说明调试应用过程及问题的解决方法。

1.动力伺服刀架说明

刀架的转位换刀和动力头的旋转是靠一个伺服电动机驱动的，刀架的转位换刀工作方式与动力头的旋转工作方式是通过液压控制来实现的。

接线图表如图1 所示。控制时序图如图2 所示。回零时序图如图3 所示。

2.机床说明

(1)数控系统及伺服电动机:①数控系统采用西门子840D 数控系统。②动力伺服刀架控制伺服电动机为西门子伺服电动机，型号为1FT60861 AF711EG1，电动机内装绝对编码器。

图1

图2

图3

(2)控制要求:①刀架的转位换刀工作方式与动力头的旋转工作方式可自由切换。②手动换刀与自动换刀及刀号显示。③动力头手动、手摇、自动控制。

刀盘角度与刀位号对照表

3.调试应用

刀架由伺服电动机控制，没有刀架编码器，只能用固定角度来分辨刀位，由于刀架为12 工位，将刀盘一周360°等分为12 等份，每份30°，即刀盘每转动30°，相当于换一次相临刀位。因为伺服电动机为绝对编码器，反一次参考点即可。我们作了如下规定(见附表):

(1)刀架的转位换刀工作方式与动力头的旋转工作方式切换 通过M 代码指令实现:

(2)手动换刀 通过西门子系统功能块FC18 中的主轴定位功能实现，简述如下

(3)自动换刀 通过M6 调用编制的用户循环TC_ UC_ M6 来实现，原理是，先读取实际刀号，将其转换为角度值，再将目标刀号转换为角度值，然后进行比较，旋转差额角度值即可实现自动换刀。

全局变量定义:

宏定义:

用户循环(摘取部分程序):

(4)刀位记忆与刀号显示 通过系统变量$A_IN ［1］～ $A_ IN ［4］与系统接口信号DB10.DBB1 在PLC 程序块FC42 与用户循环TC_ UC_ M6中的关联应用来记忆当前刀位，从而可以方便的进行手动与自动换刀，并能正确显示刀号。PLC 程序块FC42 如下(摘取部分程序):

(5)刀架调整 由于刀架为伺服刀架，没有刀架编码器，在换刀过程中若出现报警或中断换刀过程，刀架将停在错误位置，为了便于调整，我们编制了刀架调整PLC 程序块FC43，通过手摇方式，可以将刀架归位，并结合实际刀位调整全局变量ACT_ T_ NO。PLC 程序块FC43 如下:

4.结语

上述方法是调试应用动力伺服刀架的一些心得体会，实现了自动、手动换刀及刀位记忆功能，愿其能在同类产品应用中起到抛砖引玉的效果。