利用西门子828D系统对测量探头的控制

发表时间:2020/11/2   来源: 《中国教工》2020年第14期   作者:刘宁
[导读] 本文阐述了利用西门子828D系统对测量探头进行测量的方法,以及在对测量探头控制当中出现的问题的解决方法和注意事项
        刘宁
        (沈阳机床股份有限公司沈一车床厂,辽宁沈阳  110142)



        【摘要】:本文阐述了利用西门子828D系统对测量探头进行测量的方法,以及在对测量探头控制当中出现的问题的解决方法和注意事项。
        【关键词】测量探头的结构  测量探头的连接  测量探头的信号   测量探头的PLC控制
1引言
        在机床进行零件的加工当中,一个零件加工完成以后,要对这个零件进行检测直径,对加工后的刀具进行刀具磨损的检测,现在大多数机床采用的是人工的方式进行测量,需要用测量工具进行测量,而在进行自动生产方式的加工中,要求测量方式能够用在机床内自动完成,满足这一要求,使用侧头对零件和刀具进行测量,本文主要讲述如何用西门子828D系统对侧头测量的控制,以及在对测量侧头控制时出现的一些问题的解决方法和解决技巧加以说明。
2测量探头的结构
        在数控机床加工零件之前,要对机床要加工的零件进行检测,检测零件的外径尺寸,零件的直线长度,还要对刀具的长度进行测量,对刀具在机床坐标系所处的位置进行测算,这样的操作在加工比较简单的零件,或者加工的零件所需的工艺比较简单的情况下,可以通过人工测量的方法对零件进行测量,对刀具进行测量,但是,对要加工的零件的尺寸比较大,或者零件的加工工艺比较复杂,需要的加工步骤比较多,加工时间很长,经常需要换刀的情况下,那么人工去操作测量不能满足实际的加工要求,这时需要安装自动测量探头来完成这些操作动作,保证机床在加工中不间断的进行加工,不用操作者去完成工件和刀具测量的操作。测量探头按测量的形式可以分为工件测量和刀具测量,可以对机床上的零件直径,零件的内径等位置与尺寸信息进行测量,刀具测量时可以对刀具的长度进行测量,对刀具的磨损进行测量,测量时要根据不同的情况进行不同的设置。测量探头进行测量时分为车床系列和铣床系列,这里主要对车床系列进行介绍,车床系列主轴一般安装为水平形式,在垂直方向上进行旋转,刀具在水平方向上进行移动,零件装卡在主轴的卡盘上,成水平方向安装,刀具移动方向和零件的轴向方向一致,沿水平方向移动。测量测头的形状有单头测量侧头,还有多头测量测头,一般以两个方向的测量测头多见,十字形的测量测头用的也比较多。测量探头在单探头的形式时,形状类似于探针,在多探头时十字形的形状比较多。测量探头在进行工件测量和进行刀具测量是用的测量方法是不一样的,在进行工件测量时是将测量探头移动到工件的测量位置,对零件的外直径,零件的的内直径等尺寸进行测量,对零件的尺寸信息进行收集处理,在用测量探头进行刀具测量检测时,是将机床的加工刀具移动到测量探头上面,进行刀具的横向方向和纵向方向的测量,采集刀具的实际位置和尺寸信息进行处理。在进行刀具测量前要进行标定操作,用于标定操作的刀具是标准刀具,确定刀具的标准位置和尺寸。在进行测量时,测量的步骤通过加工循环的方式进行,把具体要进行加工的刀具,要加工的零件进行位置和移动指令编程,写在一个启动程序里面,在不同的测量零件时应用不同的循环加工程序来执行测量动作的执行,有用于测量零件外直径用的测量循环,有用于测量两件槽型宽度的测量循环,有用于测量零件内直径的测量循环,这些循环可以对零件进行尺寸测量,只需要在循环程序里面设置一些相应的参数即可进行测量操作。在进行刀具测量时,刀具移动到测量探头上时,要首先设置好起始位置的数值,设置刀具最大移动的距离,当超过这个距离还没有检测到信号时就会发出报警提示,防止刀具与其他部件的碰撞,保护刀具与侧头的安全。

在移动进行测量时,要进行两个方向的测量,在X轴方向进行测量,在Z轴方向进行测量,当刀具与测量探头发生接触时,会发出信号切换的反馈信号,系统受到这个信号后,系统将删除剩余行程,不再继续进行正向移动寻找探头的操作,而是先要进行制动停止的操作,这里的制动会有一个制动时间,到这个制动时间完成后,刀具将停止,然后系统删除正方向前进行程,继续执行下面的循环程序,下面的循环程序执行完成后,刀具会返回到起始点位置上,系统会根据采集到的刀具位置信息与标准数值进行比较,得出差值,然后需要把这个差值补偿到系统数据中去,完成自动控制的目的,在有的时候,在进行测量补偿操作时,要求不能带刀补进行移动测量,有的时候可以带,这个根据具体情况进行设置。带有测量臂结构的侧头被安装在机床主轴卡盘附近,还有安装在上防护上面,机床的加工区域内,位置的设计要考虑不要与加工零件的最大外径形干涉,要避开刀具的刀杆移动后与测量侧头相撞造成损坏的路径,防止与刀具刀杆发生碰撞,位置要根据工件和刀具的综合情况加以考虑和设计。测量探头在进行测量时有时会产生测量误差,产生误差的原因为测量探头发生磨损,加工环境对信号的干扰,机床发生部件故障等情况,这些情况会使测量结果产生误差,要定期进行检查,确保测量结果的正确性。另外在测量公差比较大时,要考虑是否要停止测量过程,因为测量值过大,有可能是刀具磨损的过多,这时再用这把刀进行加工操作时,加工的零件精度无法得到保证,或者无法进行加工,所以要考虑对测量结果比较大的情况进行相应的控制,保证加工的安全性和可持续性。
3系统与测量探头之间的连接
        西门子828D数控系统对测量探头进行控制时,要对数控系统与测量探头进行连接测量探头有工件测量探头,也有刀具测量探头,工件测量探头用于测量工件的直径和位置信息,刀具测量探头用于测量刀具的位置和尺寸信息。在连接的时候,在数控系统的后面有专门用来连接快速I/O信号的快速输入输出接口,在这个接口上,一共有两个输入输出接口,可以分别用来连接工件测量探头和刀具测量探头,默认的是第一个快速接口连接的是工件测量探头,第二个快速接口连接的是刀具测量探头,如果两个探头都连接上时,要分别连入两个快速接口上面,如果在实际连接时,连接接口解烦的时候,可以通过修改系统参数来更改快速接口的接口定义,把第一个接口设置为刀具测量接口,当然,在实际连接中,建议还是要按照默认的连接顺序来连接,这样也方便后面的检查与维护。在进行探头电缆连接时要注意测量探头电缆的走向,要在放置于加工环境内的电缆外面套有防护软管来保护电缆不被铁屑等物质损坏,在与数控系统快速接口连接时,要对电缆的插头进行处理,如果是圆形插头的话,需要把圆形插头改成散线压针型端子的形式去连接数控系统,连接线号要与预定功能相对应,从而保证电缆连接的可靠性。
4测量探头的信号处理
        测量探头进行测量时主要进行信号的反馈,用刀具测量探头时,反馈给数控系统刀具测量探头切换信号,在使用工件测量探头时主要反馈给数控系统工件测量切换信号,系统收到这些信号后通知加工循环程序继续往下进行,这两个信号对整个控制动作是个桥梁作用,对程序的正确运行非常重要,需要在没有进行加工循环进行之前,手动检测信号的反馈正确性。
5 测量探头的PLC控制
        测量探头的反馈信号在编辑之前要查找对应的输入地址,然后通过在PLC中的诊断信号区去检查信号的正确性,然后通过设置相应的跳转程序,在程序中设置好与PLC的地址通讯,正确设置反馈信号地址的相应输出控制,使测量信号能够与加工循环相互对应 。

6结论
        通过对测量探头的控制,在机床进行自动加工控制时,可以在循环程序中自动去控制刀具和零件的检测,从而校正加工信息,实现自动控制的目的。

参考文献:
1.《自动控制原理》张冬妍 主编 机械工业出版社 2011-7-1
2.《西门子测量循环手册》系统资料系列  版本03.2013
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