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文档简介
1、 浅谈siemens840d主轴速度控制 张红王朋摘要:本文研究siemens 840d主轴速度控制中的无级变速,对其无级变速的换挡控制进行了详细的分析。关键词:主轴换挡;plc;参数前言主轴换挡的目的是为了主轴工作在低速时,仍能获得较大的功率,提供足够的切削动力。主轴的换挡操作可以在摆动控制方式下进行,也可以在定位控制方式下进行,取决于机床数据md35010的设置。数控系统在执行主轴换挡指令时,自动进入摆动控制方式,主轴电机处于摆动状态,使主轴变速箱内的齿轮在摆动过程中容易啮合,便于主轴换挡。840d系统规定了最多5个档位级别,每个档位的最
2、高速度和最低速度可通过机床数据设置。1.主轴换挡的plc控制主轴的摆动控制方式用辅助功能代码m41、m42、m43、m44、m45激活,它们对应于主轴的第一挡到第五挡,也可用自动换挡指令m40激活,这时系统根据零件加工程序中的主轴速度指令s和机床数据中设置的每挡的速度范围,自动确定主轴的挡位。数控系统在执行换挡指令时,系统接口信号db33.dbx84.6被置位,激活摆动控制方式,同时把挡位信息传送到db33.dbb82的低3位中。plc应用程序从接口中读出这些信息,控制主轴的换挡动作。图1中给出了主轴在摆动控制方式下,主轴换挡的plc控制程序。程序中假如数控机床只有两个挡位,q41.6为第一挡
3、,q41.7为第二挡,进行换挡操作时,系统接口信号db33.dbx18.5被置位,主轴电机开始以设置的摆动速度来回摆动,同时plc程序控制液压系统驱动换挡拨叉进行换挡。为了监测换挡是否到位,在机床上安装有两个挡位状态开关,主轴在第一挡位上,第一挡位开关信号输入到接口i32.5;主轴在第二挡位上,第二挡位开关的信号输入到接口i32.6。一旦系统检测到实际擋位符合目标挡位,系统接口信号db33.dbx16.3被置位,利用此信号使换挡操作信号q41.6和q41.7复位,换挡过程结束。实际上主轴换挡过程有一定的时序要求,在设计plc控制时序时,必须遵守主轴的换挡时序。数控系统在接收到零件程序中的换挡指
4、令后,主轴首先减速到零,然后主轴由速度控制方式自动转为摆动控制方式,db33.dbx84.6被置位,同时通过信号接口db33.dbx82.3发出换挡要求,目标挡位信号送到接口db33.dbx82.0db33.dbx82.2中, plc程序在接到换挡请求信号后,检测主轴是否停止(db33.dbx61.4)。当确认主轴停止后,通过接口信号db33.dbx18.5启动主轴摆动。主轴摆动开始,经过t3延时后,控制换挡电磁阀动作,利用拨叉改变齿轮的位置,以达到目标挡位。t3的延时时间根据换挡机构的时间滞后特点设置。plc程序检测到目标挡位到位信号后,需要将主轴的实际挡位信息通过信号接口db33.dbx1
5、6.0db33.dbx16.2反馈给数控系统,并通过信号接口db33.dbx16.3向数控系统发出换挡已经完成信号。系统接收到换挡完成信号,自动恢复主轴的速度控制方式,db33.dbx84.7置位为1,db33.dbx84.6复位。为了使主轴的换挡安全可靠,关键是防止换挡齿轮损坏,要做到这一点,在发出换挡动作之前,主轴必须完全停止,然后进入摆动工作状态。主轴在换挡过程中有时检测不到挡位到位信号,数控系统就认为换挡过程没有完成,主轴将继续摆动,加工程序不能往下执行。其原因有两种可能:一是行程开关或限位挡块出现了故障,或者是产生了偏移,即使挡位已经到位,也不能向数控系统提供正确的挡位信号;二是两个
6、换挡齿轮端面相碰,没啮合,挡位的确没有到位。针对第一种情况,换挡过程可能永远都不能完成解决这个问题的最好解决办法是在plc控制程序中增加拨叉动作计数功能,如果的时间内系统接收不到换挡到位信号,可将换挡拨叉退回,经过延时再次启动拨叉使齿轮啮合,同时启动时间监控,如果数控系统仍然得不到换挡到位信号,重复上述动作,直到最终得到换挡到位信号。一般来说,只要换挡部件没有问题,经过几个换挡动作,是可以完成主轴换挡操作的。2.结语数控机床是综合应用机械发展的新成就,并运用现代电子、测量计算机等新技术,是机电一体化的结晶,目前已成为机械制造发展的重要方向。近年来, plc 已具有强大的运算能力,良好的通讯功能,极高的处理速度,已获得广泛的应用。plc技术具有成品组装,可靠性极强,安装、使用、维护、维修方便的特点。plc在数控机床中的推广和使用必然使得数控机床的控制系统更加灵活、工作性能更加稳定、加工精度更高、速度更快、功能更趋向于齐全。参考文献:1 siemens sinumerik840d/810d简明调试指南,2006:207255.2siemns sinumerik 840d/840di/810d/f
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