SX-051B卧式五坐标加工中心系统回装与调试

沈阳航空职业技术学院 王宏伟 李 虹

1 SX 051B卧式五坐标加工中心组成及性能

SX-051B是瑞士StarragHeckert AG公司生产的卧式五坐标加工中心，主轴部分采用了技术先进的电主轴，最高速度可达8000转/分（当使用HSK-A63刀具夹持器时最高速度可达15000转/分）机床的刀库最多可放置60把刀具，保证了多道切削工序可在一台机床上完成。机床还配备了先进的工件自动交换工作台，通过工作台（托盘）的自动交换和较完善的自动检测、监控功能，可以进行一定时间的无人加工，从而进一步提高了设备的加工效率。当零件大批量加工时精度具有良好的一致性，并且每次装夹时不必停机，提高了工作效率。机床的五个进给轴（X、Y、Z、B、A）可相互联动并配有光栅做位置反馈，分辨率可达0.001mm。所有的轴均使用交流电机变频调速，提高了系统的进给速度。机床配有三个PLC模块，型号为S7—300，为最大配置，它们分别负责控制系统的输入/输出；刀具自动交换系统和工件自动交换系统的输入；刀具自动交换系统和工件自动交换系统的输出。B、A轴采用绝对式园光栅；X、Y、Z轴采用增量式直线光栅。数控系统为西门子840D。

2 SINUMERIK 840D数控系统

2.1 SINUMERIK 840D数控系统性能

SINUMERIK 840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统。它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880和840C的三CPU结构：人机通信CPU（MMC-CPU）、数字控制CPU（NC-CPU）和可编程逻辑控制器CPU（PLC-CPU）。三部分在功能上既相互分工，又互为支持。 在物理结构上，数字控制（NC-CPU）和可编程逻辑控制器（PLC-CPU）合为一体，合成在NCU（Numerical Control Unit）中，但在逻辑功能上相互独立。相对于前几代系统，SINUMERIK 840D具有以下几个特点。

2.2 SINUMERIK 840D数控系统软件结构

SINUMERIK 840D系统软件结构如图2.1所示。

SINUMERIK 840D软件系统包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。

2.2.1 MMC软件系统

在MMC102/103以上系统均带有5GB或10GB的硬盘，内装有基本输入、输出系统（BIOS），DR-DOS内核操作系统、Windows95操作系统，以及串口、并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之间的相互通信及任务协调。

2.2.2 NC软件系统

NC软件系统包括下列内容：

1)NCK数控核初始引导软件。该软件固化在EPROM中。

2)NCK数控核数字控制软件系统。它包括机床数据和标准的循环子系统，是西门子公司为提高系统的使用效能，而开发的一些常用的车削、铣削、钻削和镗削功能等软件。用户必须理解每个循环程的参数含义才能进行调用。

3)SINUMERIK 611D驱动数据。它是指SINUMERIK 840D数控系统所配套使用的SIMODRIVE 611D数字式驱动系统的相关参数。

4)PCMCIA卡软件系统。在NCU上设置有一个PCMCIA插槽，用于安装PCMCIA个人计算机存储卡，卡内预装有NCK驱动软件和驱动通信软件等。

2.2.3 PLC软件系统

PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。

1)PLC系统支持软件。它支持SINUMERIK 840D数控系统内装的CPU315-2DP型可编程逻辑控制器的正常工作，该程序固化在NCU内。

2)PLC程序。它包含基本PLC程序和用户PLC程序两部分。

2.2.4 通信及驱动接口软件

它主要用于协调PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CPU三者之间的通信。

3 SX—051B卧式五坐标加工中心系统备份

3.1 备份的时机及意义

1)对于刚通过验收的新设备，在验收后未断电前立即做备份；

2)对于有故障的设备，之前又没做过备份，在接通电源（POWER ON）经过POWER UP之后，NCU上显示“6”说明系统正常这时再做备份。

3)当NCU上的CPU更换或存储器更换时，能使设备迅速恢复。

4)当机床参数被意外改动或破坏时，也可用备份直接恢复。

3.2 各种备份的方法及优缺点

3.2.1 各种备份的优缺点

1)系列备份特点：a)一次性选择所有需要备份的数据；b)备份数据完整（NCK、PLC、MMC、补偿文件）；c)*ARC文件保存格式，不能进行编辑；d)只能用于相同软件版本系统回装。

2)分区备份特点：a)只针对NCK中的数据（如零件程序、R参数等）；b)分别传输数据文件；c)根据需要可针对特定类型的数据单独进行回装、节省时间；d)*INI文件保存格式，能进行编辑、修改和保存；e)可以用于不同版本的系统。

3.2.2 系列备份的方法

1)在本机（MMC）硬盘上的系列备份

进入“Service”区→“＞”（扩展菜单）→“Series start-up”→选择NC+补偿数据、PLC、MMC中的一项→为要备份的文件起名→“Archive”即可完成备份

2)在PC/PG上的系列备份（即系列备份的输出）

MMC103：进入“Service”区口“Interface”菜单口“PG”菜单进行接口参数的设置；

输入要保存的文件名，然后点击回车，PG开始接口数据。

MMIC103： 进入“Service”区→“>”（扩展菜单）→“Series startup”。只选择NC选项（取消PLC和MMC选项），点击“PG”软键，开始输出数据。用同样的方法将PLC数据和MMC的内容输出到PG/PC上。

（注意：在PCIN中为接收文件起一个新的名字）

3.2.3 分区备份的方法

分区备份：NCK（以文本形式存放，可以修改。）

步骤：Service区→data selection→NC-Active data(其余的全不选)→OK或 Service区→ manage data→ 按“→”打开NC Active Data文件夹（此文件夹目前在NCK的RAM中）→选择要备份的文件COPY

3.2.4 备份时的注意事项

1)主轴上不能有刀具；

2)如需完整的备份工件程序及循环程序，应先将此内容上载到MMC硬盘上。

4 SX-051B五座标加工中心系统回装及调试

4.1 回装前的准备

主要从以下三个方面考虑：

1)万一回装失败应能使设备恢复到故障时的状态，采取的措施是：为保证能完整地保留加工程序及循环程序，应先将此部分内容上传到MMC上，然后对故障机进行系列备份。

2)保证回装前后设备的安全，采取的措施有：摘下主轴上的刀具；将急停按钮按下；

3)刀库及工件交换工作台（如果有的话）保证处于原始（起始）位置，如果不是在正确的位置的话，使用手动或强制的办法恢复。

4.2 系统的清空

是指系统的NCK和PLC部分的清空：(以下操作在NCU单元上进行)

1)清空NCK SRAM的步骤：a)将S3开关由0→1（接通电源）；b)按RESET键（LCD9→2→5→b）；c)将S3开关又1→0（ RESET可清除报警），则NCK清空完成。

2)清空PLC RAM的步骤（只能清空用户PLC程序，不能清空系统程序）

a)将S4开关由0→2（PR灯灭，PS灯亮）；

b)将S4开关由2→3（PS灯灭，然后再次亮起），在PS灯再次亮起的3秒内完成第③步；

c)将S4开关由3→2→3→2（如果成功PS灯会闪烁）；

d)将S4开关由2→0（PR灯亮，PS灯灭），则PLC清空完成，报警可用S1清除。

4.3 系统的回装

NC、PLC系列备份文件已经存在硬盘或PC/PG上的话，用两种方式都可以恢复系统。

4.3.1 从硬盘回装

全部清空后，采用系列备份回装（如果找不到此菜单就是管理权限不够，此时要回到START UP区，选入制造厂版的口令SUNRISE才能进入SERVICE）

操作方法：SET UP→ABORT PASSWORD→SET PASSWORD→SUNRISE

先回装NC系列备份的数据，再回装PLC系列备份的数据。

4.3.2 从PC/PG上回装

用3.2.2中的方法设置MMC和PG的接口参数后，即可进行系列备份文件的输入；

MMC：选择“Data in”软键，点击“V24”软键准备开始输入数据。通过“OK”软键确认MMC的接收请求。

4.4 机床回装后的调试案例

通常机床在回装完成后即可投入使用，但有下列情况之一出现时还需要对机床进行调试才能使用：机床至少有一个轴装有绝对编码器；机床配置有刀库或工件交换台；

4.5 注意事项

当使用刀库管理软件时，在回装完成后要检查刀具数据是否正确，如果需要的话，可以进行调整。通常使用备份文件回装的话，都必须做此项工作。

5 结论

数控机床的数据备份和回装通常会列为实践课在实验机上完成，由于受学校的条件限制和机床本身特殊性的原因往往与工厂有一定的差距，在系统回装后的调试方面表现得尤为明显。本文通过对SX-051B五坐标加工中心的维修实践，总结归纳出调试方面的一些规律：什么样的机床回装后需要调试（见4.4节）而调试中的注意事项（见4.5节）等仅供大家参考。

[1]SX-051B卧式五坐标加工中心机床说明书《随机资料》.

[2]SX-051B卧式五坐标加工中心操作说明书《随机资料》.

[3]西门子840D学习课程A2484(上册).