沈陽第一機(jī)床廠 李曉峰 何 峰
刀具破損監(jiān)控系統(tǒng)在車銑加工中心上的應(yīng)用
沈陽第一機(jī)床廠 李曉峰 何 峰
針對國防軍工企業(yè)中超長、超重、超精零件的車、銑、鉆、鏜等工序的復(fù)合加工工藝要求,我廠研發(fā)了HTM車銑復(fù)合加工中心,解決國外對我們的技術(shù)封鎖,填補(bǔ)國內(nèi)的空白。但是刀具破損猶如一個噩夢,特別是在無人操作加工工件時,如果沒有及時監(jiān)測到刀具破損,常常會導(dǎo)致工件報廢,甚至是導(dǎo)致機(jī)床的損壞。因此,對于加工工件及機(jī)床都是相當(dāng)貴重的HTM車銑復(fù)合加工中心,我們選用了ARTIS系統(tǒng)對刀具破損進(jìn)行監(jiān)控。
生產(chǎn)中,用戶經(jīng)常會遇到由于刀具破損、刀具碰撞,致使工件和機(jī)床受損的問題,尤其是在自動模式下。如果刀尖崩裂,機(jī)床不會感知而繼續(xù)運轉(zhuǎn),而如果操作人員又未能及時發(fā)現(xiàn),則常常導(dǎo)致工件報廢,情況最壞時,甚至?xí)?dǎo)致機(jī)床損壞。為此,我們選用了ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在HTM車銑復(fù)合加工中心。
通過使用ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng),使得機(jī)床生產(chǎn)效率有所提高,可縮短停機(jī)時間,由此提高機(jī)床的可用性。在識別斷刀故障后,快速停機(jī),這樣發(fā)展性故障及維修時的停機(jī)時間就被降低到最低點。通過對磨損進(jìn)行監(jiān)控,可以及時更換刀具,這樣就不必過早或為預(yù)防發(fā)生故障而更換刀具,對磨損刀具進(jìn)行監(jiān)控可以避免生產(chǎn)出廢品,還可以保護(hù)發(fā)展性刀具。在HTM機(jī)床上,使用了ARTIS-CTM-DTA方法對由NC操控界面?zhèn)鬏斶^來的數(shù)字驅(qū)動扭矩進(jìn)行分析,這樣就不必安裝傳感器,還可以剔除那些為加工主軸或進(jìn)給軸而提供的具有迷惑性的分析數(shù)據(jù)。下面就我廠生產(chǎn)的HTM復(fù)合加工中心為例,淺談ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)CTM卡嵌入到在SIEMENS-840D系統(tǒng)中的使用方法。
(1) SIEMENS PCU50或PCU70。
(2) 操作系統(tǒng):WINDOWS95/98/2000/NT/XP。
(3)外設(shè)接口使用PROFIBUS。
(4) 帶DTA-1-DP/S的ARTIS CTM卡。
(5)SIMODRIVE 611D 驅(qū)動控制器。
(6)帶有工藝功能的PB刀具和過程監(jiān)控器的SIEMENS NCU系統(tǒng)軟件。
(7)SIEMENS NCU軟件版本不低于6.4。
(1)控制系統(tǒng)集成刀具、過程和機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控。
(2)一個CTM卡有四個監(jiān)控通道。
(3) ISA或PCI插槽。
(4) 標(biāo)準(zhǔn)型PROFIBUS接口。
(5)可集成于開放的SIEMENS系統(tǒng)中。
1.CTM卡包括三張安裝軟盤,直接安裝在
PCU50\F:egie.ini文件
PCU50\\F: \OEM\ARTIS\CTM路徑下。
2.在PCU50上設(shè)定軟鍵調(diào)用ARTIS用戶界面
3.上面兩步執(zhí)行完后,使用PCU50上的F8鍵即可調(diào)用ARTIS用戶界面 (圖1)。
圖1 用戶界面 “CTMViSu”
DTA—軟件傳感器。ARTIS刀具監(jiān)控可以不需要傳感器,而通過PROFIBUS總線讀取數(shù)字驅(qū)動器的數(shù)據(jù),如功率、扭矩、速度等信號來處理,從而實現(xiàn)刀具破損監(jiān)控。
對于NCU軟件版本高于6.4的SIEMENS-840D數(shù)控系統(tǒng),DTA安裝過程如下:
1.拷貝CTM軟盤1中文件 “TPM 0302.elf”到NC卡中
(1)使用Apsoft公司的CARDWARE軟件讀寫NC卡中的數(shù)據(jù)。
(2)使用SIEMENS公司的SinuComFFS軟件向NC卡中加載文件。
2.激活DTA功能,設(shè)定DTA監(jiān)控的軸。
MD61700
TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=4;主軸MD61700
TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=1; X軸MD61700
TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=2; Y軸MD61700
TOOL_MONITOR_AX_ASSIGN_TAB[0]=3; Z軸
3.使用STEP7軟件對DTA進(jìn)行組態(tài) (見圖2)
圖2 ARTIS-CTM-DTA的組態(tài)
CTM軟盤1中存有CTMA04DD.gsd組態(tài)文件。
設(shè)定DTA的地址范圍,輸入輸出起始地址均為300。同時修改機(jī)床數(shù)據(jù):
MD61701
TOOL_MONITOR_LOGIC_ADDRESS_IN=300;
輸入起始地址
MD61702
TOOL_MONITOR_LOGIC_ADDRESS_IN=300;
輸出起始地址
4.編寫PLC程序。輔助功能如下:
◆H11=xxxxx;向ARTIS系統(tǒng)送入程序號
◆H12=xxxxx;向ARTIS系統(tǒng)送入刀具號
◆H13=xxxxx;向ARTIS系統(tǒng)送入刀具補(bǔ)償號
◆H14=xxxxx;向ARTIS系統(tǒng)送入切削號
◆M20 ;ARTIS監(jiān)控功能激活
◆M21 ;ARTIS監(jiān)控功能取消
HTM80600sub車銑復(fù)合加工中心主要用于加工大型曲軸,其特點是加工時間長,切削量大,所以采用ARTIS—DX/DT監(jiān)控方式進(jìn)行加工監(jiān)控。
ARTIS—DX/DT監(jiān)控方式是指如果工件是小批量、多品種并且加工時間長的加工,可采用 “DX/DT”的監(jiān)控方式?!癉X/DT”是沒有學(xué)習(xí)曲線的,不是通過與學(xué)習(xí)曲線的比對,做出刀具監(jiān)控結(jié)果的判斷,而是通過幾條不同的限定,對在加工中的刀具進(jìn)行刀具監(jiān)控的判斷。
編程舉例:
監(jiān)控曲線: (見圖3)
曲線描述:
圖3 ARTIS-DXDT監(jiān)控曲線
注:曲線4和5中間的為實際加工曲線。
HTM車銑復(fù)合加工中心選用ARTIS系統(tǒng)對刀具破損進(jìn)行監(jiān)控,為用戶帶來多重好處,刀具耐用時間長,刀具及時更換,提高設(shè)備的使用率,減少廢品率,優(yōu)化工藝過程等等,總之,讓用戶獲得更大的投資回報。