■沈阳机床集团中捷机床有限公司　　（辽宁 110042 ）　李宁宁 徐 欢

西门子FB3功能在附件头上的应用

■沈阳机床集团中捷机床有限公司（辽宁 110042 ）李宁宁 徐 欢

摘要：在使用附件头进行加工的过程中很可能会出现主轴输出转速、转矩大于附件头允许的最大转速、转矩的现象，从而造成附件头损坏。本文通过使用西门子FB3功能对主轴的转速、转矩进行限制，可以实现对附件头机械结构的保护，减少附件头的损坏。

当前的机床市场中，各种附件头的应用是非常普遍的。这些附件头是根据工件的不同工艺需求而定的，有着，也就是说，各种附件头不仅外观不一样，而且各自的加工参数也不相同。例如，机床的主轴转速可以达到5 000r/ min，转矩可达到4 000N·m，由于结构原因，附件头的参数大多数无法达到这么高的指标，所以，使用附件头在加工过程中就会出现过转速和过转矩而造成附件头损坏的现象。

针对这个问题，在使用附件头进行加工时，需要对主轴的转速和转矩进行限制，可以实现对附件头机械结构的保护，减少附件头的损坏。下面就介绍在SINUMERIK 840D数控系统上结合FB3功能、选择不同的参数组、设置相关NC参数等多种方法对主轴转速、转矩进行限制进而实现对附件头的保护。

1. 转速的限制

主轴的转速是通过主轴的轴参数MD35160来限制的，所以主轴转速限制可使用PLC的FB3功能修改主轴的轴参数MD35160。

先使用Ncvar selector软件将主轴参数MD35160存储到FB3功能可以处理的数据块，假设这里设定为DB184。

然后在PLC程序中填写如下程序段，每当执行M99时，系统会将主轴的MD35160更改为MD14514[0]中设置的数值。也就是说，需要把附件头的额定转速值填写到MD14514[0]。

LDB20.DBD160//14514[0]

TDB126.DBD 2492

AI32.0//附件头在主轴上

=DB35.DBX3.6//转速限制生效

SDB126.DBX 2480.1

ADB126.DBX 2480.2

ODB126.DBX 2480.3

RDB126.DBX 2480.1

CALLFB 3 , DB188

Req:=DB126.DBX2480.1//启动位

NumVar:=1//需改写参数的数量

Addr1 := P#DB184.DBX 0.0 BYTE 10//需要改写的参数

:

Error :=DB126.DBX2480.3//错误位

Done :=DB126.DBX2480.2//完成位

State :=DB126.DBW2490//状态位

SD1 :=DB126.DBD2492//写入的数值

:

SD8 :=

上述程序段中DB20.DBD160即为MD14514[0]，这个对应关系取决于NC参数MD14504、MD14506的设定。

2. 转矩的限制

主轴转矩是通过MD1428来限制的，由于这个参数有8组数据可以使用，我们可以通过选择不同的参数组对转矩进行限制。

（1）参数组的选择。在PLC中填写如下语句：

AI32.0//附件头在主轴上

AI32.1 //低挡到位

ANI32.2//高挡不到位

=DB35.DBX21.0//主轴参数组2有效AI32.0//附件头在主轴上

ANI32.1 //低挡到位

AI32.2//高挡到位

=DB35.DBX21.1//主轴参数组3有效

假设设定主轴轴号为5，附件头不在主轴上（即附件头与滑枕连接信号到位）时，第1组参数有效；当附件头在主轴上、主轴低挡到位时，第2组参数有效；当附件头在主轴上、主轴高挡到位时，第3组参数有效。PLC接口信号与参数组的对应关系如附表所示。

PLC接口信号与参数表

（2）数值的计算。选择生效的参数组后，需要将附件头相关数据的限制值填入到MD1428中。由于这些参数的单位是百分比，这就需要对主电动机、附件头的转矩进行计算，将计算的百分比填入相应的参数中。下面介绍计算的具体方法。

计算所需的参数有：T为主电动机转矩；TH为附件头转矩；S1∶S2为低挡降速比；S3∶S4为高挡降速比。

关于降速比进行举例说明：例如，低挡时，减速机的降速比I=3，则S1∶S2=1∶3；高挡时，减速机的降速比I=1.5，则S3∶S4=2∶3。

MD1428[1] 低挡的转矩百分比=TH×S1×100/T×S2

MD1428[2] 高挡的转矩百分比=TH×S3×100/T×S4

（3）使用FB3功能修改参数。先使用Ncvar selector软件将MD1428存储到FB3功能可以处理的数据块，假设这里设定为DB185。然后在PLC中填写如下程序段：

LDB20.DBD164//14514[1]

TDB126.DBD 2496

LDB20.DBD168//14514[2]

TDB126.DBD 2500

LDB20.DBD168//14514[3]

TDB126.DBD 2504

AI32.0//附件头在主轴上

SDB126.DBX 2481.1

ADB126.DBX 2481.2

ODB126.DBX 2481.3

RDB126.DBX 2481.1

CALLFB 3 , DB189

Req:=DB126.DBX2481.1//启动位

NumVar:=3//需改写参数的数量

Addr1 := P#DB185.DBX 0.0 BYTE 10

:

State :=DB126.DBW2488//状态位

Error :=DB126.DBX2481.3//错误位

Done :=DB126.DBX2481.2//完成位

SD1 :=DB126.DBD2496//写入MD1428的值

:

SD8 :=

上面的程序段是设置1个附件头的保护数据，多个附件头的数据可参照其随意扩展。

3. 结语

灵活应用上述的方法，实现对附件头机械结构的保护，解决了不同附件头的不同转速和不同转矩的限制，基本上解决了因为过转速和过转矩对附件头的损坏，为企业节省大量的资金，也为用户带来一定的经济效益。

收稿日期：（20140812）