西门子840D数控系统维修技术与实例

西门子840D数控系统维修技术与实例

李宝贵

大众汽车自动变速器（天津）有限公司天津市300162

摘要：随着时代的变迁，数控机床在工业中的应用已经越来越广泛，数控系统也是不断的更新换代，数控机床的更新可以极大的提高机床的加工生产效率。因此对老化的数控机床的改造也是非常普遍的现象。本文结合生产实际，在提高零件的加工精度、节省硬件成本的要求下，充分开发机床现有的功能。通过认真研究西门子840DCNC系统自身的模块化编程指令以及参数化编程指令等功能，使其在编制程序过程中得以充分应用，从而简化程序的编制，提高加工精度与效率，为零件的数控加工提供可靠、高效的保证。同时介绍了840D数控系统在数控13米龙门铣床电气部分改造中的应用实例还对改造后所达到的效果进行了总结。

关键词：西门子840D系统编程；维修技术；应用实例

引言：数控加工技术含量很高，涉及到多方面的内容，尤其是数控加工编程的高效化、高速切削的应用、数控工艺程序编制的规范化和标准化等方面表现更为突出。数控加工高效化的发挥在很大程度上和企业本身的技术管理模型相关。数控加工程序编制的规范化、标准化在一定程度上体现了企业自身数控加工技术应用水平，通过规范化来约束数控程序的多样化，提高刀具轨迹的质量，如在工艺文件中注明定位基准、对刀基准、坐标系、刀具参数与切削参数；对于程序的编制可从二维轮廓加工、三维曲面加工、固定循环、刀具补偿、刀具轨迹加工策略等多个方面进行规范化编程；在典型零件加工工艺经验的基础上，建立标准化、规范化的数控程序模板，可以大幅度提高编程质量和产品的加工效率。

1.模块化编程

1.1设计理念

模块化编程是基于SINUMERIK系统固定循环程序的概念，通过高级编程的手段，以定义为带有名称和参数表的用特殊用途的自定义固定循环的方式实现。借助这些自定义循环程序可有效实现特定的加工过程，整合机匣类零件的通用切削方式，通过所提供的参数将循环匹配到具体的问题位置上。

学习过C语言的人都明白，假如我们赋予一些符号为变量，那么我们就可以灵活的使用它们。然而我们在使用这些符号前必须给予它们一些含义。这就是说我们所使用的变量是有区别，一般变量有INTREALBOOLCHARAXISFRAME六种类型。我们经常使用的变量按其有效范围可分为两种，一种是全局变量GUD，一种是局部变量LUD。一般的在使用变量时DEFINT名称，或者DEFINT名称=值DEFREAL名称=值,DEFBOOL名称，DEFCHAR名称=值，DEFSTRING名称，DEFAXIS名称，DEFFRAME名称。

1.2实现功能

已编制完成自定义铣孔循环程序MILL—HOLES.SPF，并将其安装到机床系统标准循环文件中，当需要进行铣孔加工时，在主程序中写入赋值后的MILLHOLES程序行（格式如下），即可完成铣孔加工。

PROCMILLHOLE(REAL_RTP,REAL_RFP,REAL_SDIS,REAL_CPA,REAL_CPO,REAL_DPR,REAL_DPPC,INT_DNUM,REAL_RAD,REAL_RDPC,INT_PNUM,REAL_FFP,REAL_FFD)SAVESBLOFDISPLOF

其中，_RTP——回退表面Z值，_RFP——被加工表面Z值，_SDIS——安全距离，_CPA——孔中心X值，_CPO——孔中心Y值，_DPR——孔底Z值，_DPPC——沿孔轴方向每刀切削量，_DNUM——沿孔轴方向切削层数，_RAD——孔半径，_RDPC——沿孔径方向每刀切削量，_PNUM——沿孔径方向切削层数，_FFP——沿孔径方向切削进给量，_FFD沿孔轴方向切削进给量。编程时，编程人员需将被加工孔的几何参数及对应的加工参数对固定循环程序中的预设参数直接赋值。

2.840D数控系统在数控13米龙门铣床电气部分改造中的应用

2.1电气柜电气元件的改造与选型

该数控龙门铣机床的电气电路较分散,电气柜内电气元件使用时间也较长,老化现象十分严重,并且占用面积大,加之其故障率很高,很大程度的影响机床的加工效率。因此决定整体更换机床电气柜。拆除原电控柜，改造后的电气元件都装在新的电控柜中。

2.2、伺服系统的改造与选型

该机床原有的伺服驱动为模拟驱动。改造后的伺服系统选用SIMODRIVE611D伺服驱动系统。611D伺服驱动系统是数字控制总线驱动的交流伺服驱动，可与西门子数字电机1PH7、1FT6系列伺服电动机配套使用。611D伺服驱动系统分为单轴模块和双轴模块两种，并且功能先进强大，便于使用和维护。

2.3、驱动电机的选择及电机参数

机床原有的主轴电机和进给电机均为直流电机。直流电机的故障率较高，且维修费用较高。改造后的主轴电机选用1PH7伺服电机驱动。进给电机选用1FT6系列。1PH7交流伺服电机是强制风冷型鼠笼异步电机。其具有功率密度高,调速范围宽的特点。1FT6全数字交流伺服电机具有低功率消耗,瞬时过载能力强的特点。1PH7和1FT6

系列电机都通过独立的风扇单元散热，集成编码器。该系列电机体积小,无碳刷和换向器，基本免维护。因此可以很大程度上降低机床的停工率。电机参数如下：

X轴、Y轴、Z轴：1FT6105-8SH71-1AB0；额定转矩40Nm，额定转速4500rpm；电机抱闸EBD48,扭矩100/85Nm，32W，24VDC/1.4A.

W轴：1FT6134-6SF71-1AB0;额定转矩110Nm；额定转速3000rpm;

2.4PLC的程序设计理念

S7-300PLC的编程软件是STEP7。根据逻辑功能不同，用户块由组织块(OB)、功能块(FB，FC)和数据块(DB)构成。OB是系统操作程序与用户应用程序在各种条件下的接口界面，用于控制程序的运行。OB1是主循环程序块。数据块DB是用户定义的用于存放数据的存储区。FB块是通过数据块参数而调用的。FC块没有指定的数据块。按照S7的规划，用户程序块放在功能块FC50-FC120范围内，并由OB1统一管理。所以，系统在安装时首先要设计用户程序块。功能块利用语句表STL编程设计之后，下载到整个机床的PLC中去，它与NC之间的数据交换通过双端RAM实现。

总结：SIEMENS系统中的参数编程与FANUC系统中的“用户宏程序”编程功能类似，SIEMENS系统中的R参数就相当于用户宏程序中的变量。在SIEMENS系统中可以通过对R参数进行赋值、运算等处理。从而使程序实现一些有规律变化的动作，提高程序的灵活性和适用性。企业成功的产品加工工艺与数控加工经验以模板形式保存，不仅有利于技术资源的重复利用，同时减少质量事故，降低成本，提高编程效率。德国十三米数控龙门铣床经过技术更新改造后，通过对产品的加工发现其生产加工能力较改造之前有个很大的提高，加工精度也超过了之前的机床。改造后的机床完全能够满足公司的加工使用要求。机床改造后的电器元件少了，电器柜的体积小了。改造后设备的故障率降低了很多，并很大程度上提高了机床的生产效率。这台设备将会为加工生产起到更大作用。

参考文献：

[1]杨海琴，侯先勤.SIEMENS数控铣床编程及实训精讲[M].西安交通大学出版社.2010.

[2]SIEMENS数控系统[M].机械工业出版社.

[3]王洪波.数控机床电气维修技术北京：电子工业出版社，2007.

[4]罗永顺.机床数控化改造实例北京:机械工业出版社，2009.