基于840D的曲轴内铣数控系统设计及应用机械设计带图纸文档
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基于840D的曲轴内铣数控系统设计及应用机械设计带图纸文档,基于,840,曲轴,数控系统,设计,应用,机械设计,图纸,文档
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基于840D的曲轴内铣数控系统设计及应用,电气工程系 自动化专业 XX XX 指导教师：XX,课题来源,FKP20系奥地利GFM公司生产的最具代表性的曲轴固定式内铣机床，曲轴一次装卡可以完成主轴颈或连杆颈的初加工。东风康明斯发动机有限公司拥有2 台FKP20 曲轴内铣机床,1 台用于主轴颈加工,1 台用于连杆颈加工,曲轴经内铣加工后即进入磨床磨削工序。此2 台机床经10 余年的使用后,系统不同程度地出现老化、控制系统故障增多等问题。本课题将针对FKP20曲轴内铣数控改造的需要，选用西门子840D数控系统构建新型曲轴内铣控制系统。,课题内容,控制方案设计及硬件连接 双通道控制功能的系统组态 带距离编码光栅尺的应用设计 PLC程序设计,曲轴与加工刀具,FKP20曲轴固定式内铣机床结构图,机床有2 个卡盘。1 个是固定卡盘,另1 个是移动卡盘。移动卡盘的设置使该机床可以加工不同长度的曲轴。机床有2 个刀盘(刀盘1 和刀盘2) 。加工时,2 个刀盘同步切入,同步结束。机床还配有1 个中心架。中心架的纵向移动靠与门架1 藕合,借助Z1 坐标轴而移动。机床共有6个坐标轴。Z1 和Z2 分别用于门架1 和门架2 的纵向移动,实现轴向定位。X1 、Y1 和X2 、Y2 分别用于刀盘1 和刀盘2 的铣削进给。,西门子840 D系统介绍,硬件配置图,X1/Y1和X2/Y2轴传动系均配有6/29减速比的蜗轮蜗杆，电机选用50NM/3000rpm电机，其中Y1/Y2轴电机带内置抱闸。Z1/Z2伺服电机采用直联，无减速比，电机为50NM/2000rpm,具体配置,1）操作显示单元：OP010C。 2）PCU：566MHz，256M RAM。 3）操作面板：MCP483C。 4）NCU：400MHz，内置PLC 314-2C-DP。 5）输入模块：32点输入模块（6ES7321-1BL00-0AA0）8块。 6）输出模块：32点输出模块（6ES7322-1BL00-0AA0）6块。 7）X/Y伺服电机：50NM，3000rpm伺服电机4台。型号为1FT61058AF711AH1。 8）Z伺服电机：50NM，2000rpm伺服电机2台。型号为1FT61058AC711AH1。 9）电源模块：55KW。型号为6SN11451BA010DA1。 10）功率模块：56A模块4个，型号为6SN11231AA000EA1。28A模块2个，型号为6SN11231AA000DA1。 11）控制模块：6个，均为双轴模块，型号为6SN11180DM330AA1。 12）手持操作单元B-MPI：6FX20071AC04。 13）手持单元分配盒：6FX20061BC01。,双通道参数设置,N19100 $ON_NUM_AXES_N_SYSTEM=6；系统中总的轴数 N19200 $ON_NUM_CHANNELS=2；系统中的通道数 N10000 $MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB0=“X1”；系统中的轴名称 N10000 $MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB1=“Y1”； N10000 $MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB2=“Z1”； N10000 $MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB3=“X2”； N10000 $MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB4=“Y2”； N10000 $MN_AXCONF_MACHAX_NAME_TAB5=“Z2”；,N10010 $MN_ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP0=1；为通道1指定方式组 N10010 $MN_ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP1=1；为通道2指定方式组 通道1机床数据的设定： N20050 $MC_AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB0=1；通道1中几何轴号 N20050 $MC_AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB1=2； N20050 $MC_AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB2=3； N20060 $MC_AXCONF_GEOAX_NAME_TAB0=“X1”；通道1中几何轴的名称 N20060 $MC_AXCONF_GEOAX_NAME_TAB1=“Y1”； N20060 $MC_AXCONF_GEOAX_NAME_TAB2=“Z1”； N20070 $MC_AXCONF_MACHAX_USED0=1；系统分配通道1的轴号 N20070 $MC_AXCONF_MACHAX_USED1=2； N20070 $MC_AXCONF_MACHAX_USED2=3； N20080 $MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB0=“X1” ；通道中轴的名称 N20080 $MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB1=“Y1” ； N20080 $MC_AXCONF_CHANAX_NAME_TAB2=“Z1” ；,同步等待指令,CHAN1 N110 WA ITM (1, 1, 2) ;等待通道1、2中的第1个标志位 N300 WA ITM (2, 1, 2) ;等待通道1、2中的第2个标志位 M30,CHAN2 N200 WA ITM (1, 1, 2) ;等待通道1、2中的第1个标志位 N250 WA ITM (2, 1, 2) ;等待通道1、2中的第2个标志位 M30,光栅尺的原理图,例如从A点移动到C 点，中间经过B 点，系统检测到10.02mm 就知道轴现在是在哪一个参考点位置。同样从B点移动到D 点，中间经过C点，系统从C点到D 点的距离是10.04 就知道轴现在是在哪一个参考点位置。所以只要轴任意移动超过两个参考点距离（20mm），就能得到机床的绝对位置,坐标轴回中心程序设计,顺序： Z1正向移动，直至XY1不与固定卡盘发生干涉的区域。 解藕并锁紧中心架。 X1回零点。 Y1回零点。 藕合中心架。 Z1负向回零。 XYZ2回零条件同XYZ1回零相似，它的回零条件有：XYZ1在基本位置、中心架张开、中心架藕合、卡盘无轴闭合、XY2基本位置、移动卡盘锁紧、机床移动允许、非换刀过程等。其回零顺序如下： Z2负向移动，直至XY2不与移动卡盘发生干涉的区域。 X2回零点，即X2基本位置。 Y2回零点，即Y2基本位置。 Z2正向回零。,回零顺序流程,回坐标轴中心时序图,STEP 7 介绍,在常规功能之外还具备以下的特点: （1） DK 3964 R/RK 512 等标准协议已经集成到控制器内，不需要额外驱动。 （2） MPI 接口 （3） 集成 modem 支持: 内置modem 功能，可进行远程编程、诊断或数据传输 。（4）编程不需 MPI 转换器，直接通过PC上的 RS232 口。 （5）现场总线通讯功能. 控制器功能中已集成了Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks. （6）利用web server进行监控. 储存 HTML 网页、图片、PDF 文件等到控制器里供通用浏览器查看。 （7）扩展操作系统功能 如保护技术秘密，防止被非法查看或复制。,PLC 程序结构,在S7用户程序中有几种不同类型的块可以使用见表,循环程序处理,循环程序处理是可编程控制器上程序执行的“普通”类型，这意味着操作系统在程序环（循环）中运行，并且在主程序的每一个环中调用一次组织块OB1。OB1中的用户程序因此也被循环执行 。,事件驱动的程序处理,循环程序处理可以被某些事件中断。如果一个事件出现，当前正在执行的块在语句边界被中断，并且另一个被分配给特定事件的组织块被调用。一旦该组织块执行结束，循环程序将从断点处继续执行,顺序和嵌套深度,块调用的顺序和嵌套深度即是所谓的调用分层结构。可以嵌套调用的块的数量（嵌套深度）依据特定的CPU而定。,块调用,下图所示是在一个用户程序中块调用的顺序。程序调用第二个块，这个块的指令则完全被执行。一旦第二个块或者说这个被调用的块执行结束，由于执行调用指令而被中断的块的执行，将从块调用指令后面继续。,结论,根据本机床的双通道6坐标轴的特点，提出了利用SINUMERIK 840D双通道系统控制方案。 设计了总体控制方案及系统硬件配置；对个别出现振荡的轴采用了双位置反馈的控制方案，使其达到控制精度要求，完成
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