飞扬C0数控系统在电主轴上的PLC应用.pdf

C N C s e m _n a r 数控专栏 飞扬 C 0数控系统在电主轴上的 P L C应用 佟 冬 张 璐 f 、 、 v ， 沈阳机床股份有限公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 2 摘要 介绍 了飞扬 C O数控 系统使用符合 I E C 1 1 3 1 - 3标 准的 Op e n P C S I n f o t e a m 软件 ， 采用 S t r u c t u r e T e x t 结构文本 ， 简称 S T语言 语言进行 电主轴润滑 P L C程序和电气接线切换 P L C程序的编 写方 法 。 关键词 电主轴高速数控机床飞扬系统 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B P L C a p p l i c a t i o n o f F e i y a n g CO CNC s y s t e m o n e l e c t r i c s p i n d l e TONG Do n g，ZHANG Lu S MT C L ，S h e n y a n g 1 1 0 1 4 2 ， C HN 1 综述 电主轴具有结构紧凑 、 重量轻、 惯性小 、 振动小 、 噪 声低及响应快等优点， 而且转速高、 功率大， 简化机床 设计， 易于实现主轴定向停， 是高速主轴单元中的一种 理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术， 耐磨耐热， 寿命是传统轴承的几倍。 电主轴由于其高速运行的工作特性， 必须采用合 理可靠 同时又可控制的轴承润滑方式来控制轴承的温 度 ， 以保证 电主轴在加工过程 中的精度和稳定性 。电 主轴的润滑方式 目前主要有脂润滑、 油雾润滑和油气 润滑等方式 。对于转速相对较低 的电主轴 ， 油脂润滑 是一种常见的润滑方式。油脂润滑系统简单、 应用起 来方便、 通用性强。油脂润滑通常采用定时定量润滑 方式。所谓定 时， 就是 固定 时问 问隔内注入一次油 。 所谓定量， 就是通过定量阀， 精确地控制每次注入润滑 油的油量。油雾润滑不仅具有润滑的作用， 同时也可 以冷却电主轴的轴承， 具有双重效果。油雾润滑是通 过压缩空气气源， 由油雾器将润滑油液雾化并混入到 气流 中， 将其输送到需要润滑 的位置。油雾润滑对设 备需求简单 ， 方便维修维护 ， 价格相对便 宜 ， 是一种普 遍使用的电主轴润滑方式。油气润滑也是利用压缩空 气， 将微量的润滑油连续不断地、 精确地供给每一套主 轴轴承， 微小油滴在滚动体和内、 外滚道问形成弹性动 压油膜， 而压缩空气则可带走轴承运转所产生的部分 热量 。 另外， 电主轴在电气上采用的是 Y ／ A起动电路， 在主轴低速恒转矩运行时， 采用 Y接线方式， 当主轴 ZU1 1 等 毕 弟 ， 朋 高速恒功率运行时， 采用△接线方式， 数据如表 1所 示 。飞扬 c 0系统作为 沈阳机床 自主研发 的系统 ， 不 仅可以实现主轴高转速的控制精度， 同时也满足连续 输出的高转矩能力以及宽幅的恒功率运行范围。 表 1 转 速／ r ／ ra i n 4 1 O 0 l 8 o o O 功率／ k W 2 5 2 5 扭矩／ N Il l 5 1 1 3 ． 2 电压／ V 4 1 8 4 1 8 电流／ A 4 5 4 6 频率／ H z 1 6 O 6 l 3 连接方式 Y形 △形 飞扬 c 0数控系统使用符合 I E C 1 1 3 1 3标准的 O p e n P C S I n f o t e a m软 件产 品 ， 采 用 的是 S t r u c t u r e T e x t 结构文本 ， 简称 S T语言 语言进行 P L C程序的编写 ， 该产品包括 1 个项 目浏览器以及 1 个插入飞扬数控 系 统的 I E C 1 1 3 1 3编译器。下面介绍其在电主轴润滑 P L C和电气接线切换 P L C上的应用。 2采用油脂 定时润滑 P L C编程 其 s T语言的P L C程序如下 定义全局变量 VAR _EXTERNAL C N C S T A T U S I N T ； C N C状态 } i b i t Ax sL u bP B B O O L ； 手动润滑按钮输入信号 F HS T A T U S I N T； 机床保持 的状态 g LUB WAI TI NG_T I M E T I M E ； 润滑等待时间 g t Ax s Lu bO N T I ME； 每次 润滑 时间 g t Ax sL u bwa ir T I ME； 润滑间隔时间 Ob i t Cr mL u bC y c l e B O O L ； 油脂润滑启动输出} END VAR 定义局部变量 VAR d w c r m L u b r i c a t i o n F JR I G； 油脂润滑下降沿触发 f b Au t o L u b T I M E R ME M； 润滑时间计数器 b a x s S t a r t L u b B O O L ； 润滑启 动的临时变量 END VAR 逻辑程序 d wMa n u a l L u b C L K i b i t _ A x s L u b P B ； 手动润滑按钮 ， 取 信号下降沿 d w a x s L u b r i c a t i o n C L K O b i t _ C r m _ L u b C y c l e ； 油脂润滑启 动下降沿 tb Au t o Lu b． b i tS t a r t C N C S T A T U S6a n dF H S T A T U S 0 ； 机床状态正常 f b Au t o Lu b ． bitRe s e t d wa x s L u b r i c a t i o n ． Q； f b Au t o L u b． t i meWa i t g_t Ax sLu bWa i t ； f b A u t o L u b S T O R E D T I ME g L u B wA I T I N G T I ME ； 指定 时间间隔 自动润滑 b a x s S t a rt Lu b d w Ma n u a l L u b ． Q o r f b Au t o L u b ． Q； t p a x s L u b r i c a t i o n i n b a x s S t a r t L u b ， p t g _ t A x s L u b O N ； 润滑时间 ， 手动设定 Ob i t Cr mI J u bCy c l e t pa x s L u b r i c a t i o n ． Q a n d n o t g - b F E E D H O L D L u b； DO0 51 2 Ob i tC r mLu bC y c l e ； 油脂润滑输出信号 在这里 ， 技术人员可以根据实际需要修改 P L C程 序中的每次润滑 时间 g t A x s L u b O N和润滑 间隔时 间 g t A x s L u bWa i t ， 通 过 修 改 i e c b l k ．s e t中 的 “ C R E A M L U B R I C A T I O N T I ME O N ”以及 “ C R E A M L U B R I C A T I O N T I M E W A I T ” 的设定值来设定。 3 采用油气油雾润滑 P L C编程 其 S T语言的 P L C程序如下 定义全局变量 VAR EXT ERNAL D O 0 5 1 5 B O O L ； 气源输 出信号 OBI T OI LGAS L U B B O O L ； 油气润滑启动信号 D 0 0 5 1 3 B O O L ； 油气润滑启动输出信号 S P S T A T U S I N T； 主轴状态 C N C S T A T U S I N T； C N C状 态 END VAR 逻辑程序 D O 0 5 1 5 C N C S T A T U S 0 ； }系统启动 即启动气源 OBI T OI LGASL U B S P S T A T U S O ； 主轴启动即启动油 气润滑 D00 5 1 3 OBI T OI LGASL U B； 油气润滑启动 4 电主轴接线切换 P L C编程 主轴 Y ／ △线路切换时， P L C程序可以将其处理成 1 5 0 主轴换挡模式 ， 可 以将其主轴低速恒转矩运行时 ， 采用 主轴低档输 出信号和低档确认信号 ， 将线路 Y形线路 接通 ， 而主轴在高速恒功率时 ， 采用高档输出信号和高 档确认信号 ， 将 △形线路接通 。当主轴速度发生变化 时 ， 给出变档输出信号 ， 主轴停 止并接通线路 ， 然后 自 动启动。 其结构文本 P L C程序如下 定义全局变量 VAR _EXT ERNAL D O 0 6 0 0 B O O L； 主轴 主电路接通输出 C N C S T A T U S I N T； C N C状态 D O 0 6 0 1 B O O L ； 主轴 Y接 { D 0 0 6 0 2 B O O L ； 主轴△接 END V AR 定义局部变量 VAR GAO T O N T O N； 主轴 高速信 号上升沿检测 D I JO N T O N ； 主轴低速信 号 上升沿检测 S P RP M d i n t ； 主轴转速 s z P A R AM1 S T R I N G 6 0 F S U P A R S UB F O RM 3 ； 数 控 系统控 制码 s z PARAM2 S T RI NG； W r i t e CNCP a r W r i t e P a r Cn c I n t ； 写人 系统参数功能块 Re a d CNCP a r Re a d P a r Cn cI n t ； 读取 系统参数功能块 E ND VAR 逻辑程序如下 D O 0 6 0 0 C N C S T A T U S 0 ； C N C系统启 动时启动主轴主 电 路 s z P ARAM2 S ； R e a d C N C P a r p a ma m e s z P A R A M2 ； S P R P M R e a d C N C P a r ． r e t l o n g ； 读取 工件 程序 中 主轴 的转 速 、 i f S P R P M 4 7 0 0 T H E N Wr i t e C N C P a r p a r n a me s z P A RA MI ； Wr i t e C N C P a r ． s e t l o n g 1 ；主轴高速时向系统中写入控制代码 1 e n d i f ； GAO T O N i n U D I G A， p t T 3 S ； 线路接通后延 时 3 s DI _T O N i n U D I G B， p t T 3 S ； 线路接通后延时 3 s I DGAI GAO _T O N ． Q； 高档确认信号 I DGBI DI T O N ． Q ； 低档确认信号 D O 0 6 0 1 S P RP M 3 ； 如果低于 4 7 0 0 r ／ m i n ， 则 Y接 D O 0 6 0 2 S P R P M 4 7 0 0 a n d C N C S T A r u s 3 ； 如果高 于 4 7 0 0 r ／ rai n ， 则 △接 型 苍 2 0 1 1年第 7期 P r 0 d u C t s a n d E x h i 产品与展品 GF阿奇夏米尔 D MC 2 0 1 1展品介绍 E x h i b i t s i n t r o d u c t i o n o f GF Ag i e Ch a r mi l l e s a t DMC2 01 1 2 0 1 1 年 6月 2 - 5日， 中国国际模具、 制造 应 用 设 备 及 相 关 工 业 展 览 会 D MC 2 0 1 1 在上海国际博览 中心举行。 瑞士 G F阿奇夏米尔集团携 5台橙色线 和5台蓝色线机床亮相， 并进行 现场加 工演示 ， 全面展示了电子元器件模具和 家用电器模具的专家解决方案。 随着电子技术的进一步发展和人们 对于数字化生活的需求增加 ， 电子元器 件等上游产品的制造需求也呈现增长态 势。在本次展会上， G F阿奇夏米尔全面 展现 电子 元 器 件 的专 家 解 决 方 案。 C U T I O 0 0 O i l T e c h超精密数控慢走丝线 切割机床、 F O 3 5 0 M S精密数控电火花成 形机床和 M I K R O N H S M 5 0 0 L P超精密高 速铣削加工中心是 G F阿奇夏米尔机床 的“ 组合拳”， 呈现了从加工电极到电子 元器件精冲模 、 精密注塑模等粗加工 、 精 加工 的全过程 。 1 C U T 1 0 0 0 Oi l T e c h超精 密数 控慢走丝线切割机床 C U T 1 0 0 0 O i l T e c h 图 1 具有高性 能的放电电源和 A C D u o双丝系统 ， 可以 优化特殊应用领域 的加工 ， 提高加工效 率和 自动化。A C D u o功能可 以使用两 种不同切割丝进行加工， 所有切割丝 的 操作都是 自动的， 由专利设计的检测器 监控。C U T 1 0 0 0 O i l T e c h的加工工件可 以得到优异的表面质量， 没有表面氧化 和杂质， 且带有非常精细的表面粗糙度。 该机床适用于对精度有着超高要求的精 微加工领域， 比如微电子行业、 制表工业 等。 主要参数 行程 X x Y x Z 为 2 2 0 m m 图 1 X 1 6 0 mmX 1 0 0 mm， U 、 V 均为 4 0 mm； 最大工件尺寸为 3 0 0 m mx 2 0 0 fi l mx8 0 ra m； 锥度／ 高度为 3 。 ／ 8 0 ra m； 最大工件 重量为3 5 k g ； 可用丝径 细丝模块 为 0 ． 1 0 ． 2 0 ． 0 2～ 0 ． 2 m m； 最佳加工表 面粗糙度为 R 。 0 ． 0 5 tx m。 2 C UT 2 0 0 C精密数控慢走丝线 切割机床 C U T 2 0 0 C 图 2 是在 G F阿奇夏米 尔北京工厂生产的与瑞士工厂同步的最 新产品， 它是有着良好 口碑的 F I 2 4 0 C C S 机床的升级版。具有多功能性和高生产 率 ， 它能用于通用机械、 模具 、 切削刀具、 挤出模 、 机械加工等各种行业。C U T 2 0 0 c的独特设计保证了它在各种情况下的 最高精度， 快速穿丝系统能大大提高生 产率 ， 减少停 机时 间， 从而 提高 收益。 C U T 2 0 0 C机 床安 装最新 一代 的 C C C l e a n C u t 数字脉冲电源， 使其产生的 火花具有新的形状， 可以减少加工变质 层 ， 使所加工 的切割模具和工具 的使用 寿命 明显延 长。 主要参数 行程 Xx Y x Z为 3 5 0 m mx 2 2 0 mmx 2 2 0 m m， Ux V为 3 5 0 m m 2 2 0 m m； 最大工件尺寸为 1 0 0 0 m m 5 5 0 mm 图2 x 2 2 0 m I n ； 最大工件重量为 7 5 0 k g ； 最大 切割锥度／ 高度为-4 - 4 5 。 ／ 2 2 0 mm； 电极丝 直径为 0 ． 3 3 0 ． 1 0 m m。 3 F o 3 5 0 MS精密数控 电火花成 形机 床 F O 3 5 0 MS 图 3 是集最新开发的 高速加工模块和微细加工技术于一体的 新尝试。它通过提高抬刀速度和放电控 制实现更高的加工效率， 使得加工 中等 深度的窄槽时效率提高了3 0 ％。同时在 精加工设定上， 通过 降低电极损耗保持 电极的形状达到细微处的高精度， 可以 得到极细 的、 均匀的表面粗糙度。同时 其高刚性的机械结构、 遍布机床各个部 位的温度控制循环系统， 集编程专家系 统、 放电控制专家系统 、 能量控制专家系 统、 微细加工专家系统、 防短路及其保护 电源于一体的设计， 使得其加工精度达 到质的飞跃， 保证了微细结构的精密再 现。该机可应用于汽车、 航 天、 电气元 件、 医疗和钟表加工行业。 主要 参 数 行 程 X x Y X Z 为 3 5 0 m mx 2 5 0 mm x 3 0 0 m m； 最大工件尺寸 为 7 8 0 m m 5 3 0 mm x 3 0 0 m m； 最大电极 5 结语 电主轴在数控机床上的应用， 不仅可以极大地提 高加工效率， 而且还可以明显提高加工工件的质量， 所 以其应用领域非常广泛， 特别是在航空航天、 汽车和模 具等制造业中。电主轴的应用很好地适应了超高速加 工的要求， 并将逐步取代传统的机床主轴系统。 LUI I／ ； 昂 朋 参考文 献 [ 1 ] F r a n z K e s s l e r 电主轴使用说明手册[ M ／ O L ] ． W W W ． g a t - m b h ． d e [ 2 ] O p e n p c s U s e r M a n u ， V e r s i o n 5 ． 5 ． 0 [ M ／ O L ． W W W ． i n f o t e a m． d e 编辑李静 收稿日期 2 0 1 1 0 3 2 2 文章编号 l 1 0 7 4 5 - 一● -h一 ●t ‘●-一． - 一●_ ．⋯一⋯ 一J 1 5 1