淺談SIEMENS840D主軸速度控制

1、    淺談siemens840d主軸速度控制    張紅王朋摘要：本文研究siemens 840d主軸速度控制中的無級變速，對其無級變速的換擋控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析。關(guān)鍵詞：主軸換擋；plc；參數(shù)前言主軸換擋的目的是為了主軸工作在低速時，仍能獲得較大的功率，提供足夠的切削動力。主軸的換擋操作可以在擺動控制方式下進(jìn)行，也可以在定位控制方式下進(jìn)行，取決于機(jī)床數(shù)據(jù)md35010的設(shè)置。數(shù)控系統(tǒng)在執(zhí)行主軸換擋指令時，自動進(jìn)入擺動控制方式，主軸電機(jī)處于擺動狀態(tài)，使主軸變速箱內(nèi)的齒輪在擺動過程中容易嚙合，便于主軸換擋。840d系統(tǒng)規(guī)定了最多5個檔位級別，每個檔位的最

2、高速度和最低速度可通過機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)置。1.主軸換擋的plc控制主軸的擺動控制方式用輔助功能代碼m41、m42、m43、m44、m45激活，它們對應(yīng)于主軸的第一擋到第五擋，也可用自動換擋指令m40激活，這時系統(tǒng)根據(jù)零件加工程序中的主軸速度指令s和機(jī)床數(shù)據(jù)中設(shè)置的每擋的速度范圍，自動確定主軸的擋位。數(shù)控系統(tǒng)在執(zhí)行換擋指令時，系統(tǒng)接口信號db33.dbx84.6被置位，激活擺動控制方式，同時把擋位信息傳送到db33.dbb82的低3位中。plc應(yīng)用程序從接口中讀出這些信息，控制主軸的換擋動作。圖1中給出了主軸在擺動控制方式下，主軸換擋的plc控制程序。程序中假如數(shù)控機(jī)床只有兩個擋位，q41.6為第一擋

3、，q41.7為第二擋，進(jìn)行換擋操作時，系統(tǒng)接口信號db33.dbx18.5被置位，主軸電機(jī)開始以設(shè)置的擺動速度來回擺動，同時plc程序控制液壓系統(tǒng)驅(qū)動換擋撥叉進(jìn)行換擋。為了監(jiān)測換擋是否到位，在機(jī)床上安裝有兩個擋位狀態(tài)開關(guān)，主軸在第一擋位上，第一擋位開關(guān)信號輸入到接口i32.5；主軸在第二擋位上，第二擋位開關(guān)的信號輸入到接口i32.6。一旦系統(tǒng)檢測到實(shí)際擋位符合目標(biāo)擋位，系統(tǒng)接口信號db33.dbx16.3被置位，利用此信號使換擋操作信號q41.6和q41.7復(fù)位，換擋過程結(jié)束。實(shí)際上主軸換擋過程有一定的時序要求，在設(shè)計plc控制時序時，必須遵守主軸的換擋時序。數(shù)控系統(tǒng)在接收到零件程序中的換擋指

4、令后，主軸首先減速到零，然后主軸由速度控制方式自動轉(zhuǎn)為擺動控制方式，db33.dbx84.6被置位，同時通過信號接口db33.dbx82.3發(fā)出換擋要求，目標(biāo)擋位信號送到接口db33.dbx82.0db33.dbx82.2中， plc程序在接到換擋請求信號后，檢測主軸是否停止（db33.dbx61.4）。當(dāng)確認(rèn)主軸停止后，通過接口信號db33.dbx18.5啟動主軸擺動。主軸擺動開始，經(jīng)過t3延時后，控制換擋電磁閥動作，利用撥叉改變齒輪的位置，以達(dá)到目標(biāo)擋位。t3的延時時間根據(jù)換擋機(jī)構(gòu)的時間滯后特點(diǎn)設(shè)置。plc程序檢測到目標(biāo)擋位到位信號后，需要將主軸的實(shí)際擋位信息通過信號接口db33.dbx1

5、6.0db33.dbx16.2反饋給數(shù)控系統(tǒng)，并通過信號接口db33.dbx16.3向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換擋已經(jīng)完成信號。系統(tǒng)接收到換擋完成信號，自動恢復(fù)主軸的速度控制方式，db33.dbx84.7置位為1，db33.dbx84.6復(fù)位。為了使主軸的換擋安全可靠，關(guān)鍵是防止換擋齒輪損壞，要做到這一點(diǎn)，在發(fā)出換擋動作之前，主軸必須完全停止，然后進(jìn)入擺動工作狀態(tài)。主軸在換擋過程中有時檢測不到擋位到位信號，數(shù)控系統(tǒng)就認(rèn)為換擋過程沒有完成，主軸將繼續(xù)擺動，加工程序不能往下執(zhí)行。其原因有兩種可能：一是行程開關(guān)或限位擋塊出現(xiàn)了故障，或者是產(chǎn)生了偏移，即使擋位已經(jīng)到位，也不能向數(shù)控系統(tǒng)提供正確的擋位信號；二是兩個

6、換擋齒輪端面相碰，沒嚙合，擋位的確沒有到位。針對第一種情況，換擋過程可能永遠(yuǎn)都不能完成解決這個問題的最好解決辦法是在plc控制程序中增加撥叉動作計數(shù)功能，如果的時間內(nèi)系統(tǒng)接收不到換擋到位信號，可將換擋撥叉退回，經(jīng)過延時再次啟動撥叉使齒輪嚙合，同時啟動時間監(jiān)控，如果數(shù)控系統(tǒng)仍然得不到換擋到位信號，重復(fù)上述動作，直到最終得到換擋到位信號。一般來說，只要換擋部件沒有問題，經(jīng)過幾個換擋動作，是可以完成主軸換擋操作的。2.結(jié)語數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用機(jī)械發(fā)展的新成就，并運(yùn)用現(xiàn)代電子、測量計算機(jī)等新技術(shù)，是機(jī)電一體化的結(jié)晶，目前已成為機(jī)械制造發(fā)展的重要方向。近年來， plc 已具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，良好的通訊功能，極高的處理速度，已獲得廣泛的應(yīng)用。plc技術(shù)具有成品組裝，可靠性極強(qiáng)，安裝、使用、維護(hù)、維修方便的特點(diǎn)。plc在數(shù)控機(jī)床中的推廣和使用必然使得數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)更加靈活、工作性能更加穩(wěn)定、加工精度更高、速度更快、功能更趨向于齊全。參考文獻(xiàn)：1 siemens sinumerik840d/810d簡明調(diào)試指南，2006：207255.2siemns sinumerik 840d/840di/810d/f