西门子异步子程序功能在刚性攻螺纹中的应用_李宁宁.pdf

2023年 第2期 冷加工84智能制造 Intelligent Manufacturing西门子异步子程序功能在刚性攻螺纹中的应用李宁宁沈阳机床（集团）有限责任公司辽宁沈阳110042摘要：针对刚性攻螺纹中丝锥易折断的问题，提供一种带有预见性的保护，当主轴扭矩在刚性攻螺纹过程中过载时，使用异步子程序功能触发中断程序，使丝锥自动回退，防止刀具或工件损坏乃至报废。关键词：异步子程序；刚性攻螺纹；过载；回退1 序言刚性攻螺纹是将主轴旋转与刀具进给同步化，以匹配特定的螺纹螺距，但在实际生产中存在机床无法与丝锥螺距精确匹配的问题，机床所加工的螺纹与丝锥实际螺距之间总存在细微的差异。在刚性攻螺纹时，主轴处于与刀具轴插补的位置控制模式，主轴进给倍率为100%，通过控制改变倍率的方法不能减少扭矩，由于攻螺纹工艺的特殊性，也不能直接停止刀具轴或主轴来实现过扭矩保护。一旦出现问题，丝锥会断在工件中，退出丝锥会浪费很长时间，并造成经济损失。较好的方案为：在攻螺纹状态下，出现过载状态时，按照与当前进给路径相反的方向回退。西门子数控系统具备异步子程序功能，根据不同的优先级，在所有操作方式下的同步动作及异步子程序（ASUP）的手动、自动等各种操作模式，可以利用PLC信号等外部事件触发相关的异步子程序，实现异步动作1-3。通过西门子提供的异步子程序功能，可以直接读取主轴扭矩等各种状态，当主轴在刚性攻螺纹的过程中过载时，处理删除剩余加工的指令就可以实现该动作。2 异步子程序功能的应用2.1 功能生效异步子程序功能又称跨运行方式的操作功能，是选项功能，订购数控系统时需要订购此选项功能，并在数控系统授权界面进行授权和设置，如图1红框中所示。图1选项功能授权和设置示意2.2 相关变量编写子程序需要读取主轴的当前状态、主轴各档位的扭矩值等，还需要定义一些中间变量用于子程序执行条件的判断等，涉及到的变量主要如下。$AC_SPIND1；当前主轴的状态$AA_TORQUESP1；主轴实时扭矩$AC_SGEAR1；当前主轴档位$AC_TIMER1；时间计数器DELDTG(Z1)；删除Z1轴余程RDISABLE；读入禁止R190；R变量，此处定义为主轴实时扭矩R191；R变量，主轴低档时的扭矩极限值R192；R变量，主轴高档时的扭矩极限值R193；R变量，主轴的扭矩极限值2023年 第2期 冷加工85智能制造 Intelligent ManufacturingR194；R变量，主轴超扭矩标志位2.3 程序编写异步子程序激活的同步动作在零件程序的程序段中有固定的句法定义，在程序段中不可以编写其他与同步动作无关的指令。子程序编写要求见表1。表1子程序编写要求条件部分动作部分识别号频率条件关键字动作IDS=；编号=1，2，3WHENEVER逻辑表达式（判断语句）DO需 执 行的 动 作，如赋值等FROMWHENEVERY根据上述句法定义要求，我们需要编写的程序具体如下。本文中程序的名称设定为“Raping”，分号后为前一句程序的解释说明。IDS=1WHENEVER$AC_SPIND18 DO$R194=0；如果主轴在非刚性攻螺纹状态下，复位变量R194IDS=2DO$R190=$AA_TORQUESP1；将主轴扭矩实时映射到R190IDS=3WHENEVER$AC_SGEAR1=1 DO$R193=$R191；如果当前主轴档位是低档，将变量R191中的数值赋给变量R193IDS=4WHENEVER$AC_SGEAR1=2 DO$R193=$1R92；如果当前主轴档位是高档，将变量R192中的数值赋给变量R193WHEN$AC_SPIND1=8 AND($R190$R193)DO$R194=1$AC_TIMER1=1；如果在刚性攻螺纹过程中，主轴的实际扭矩高于设定值，则启动时间计数器，同时将变量R194赋值为1WHEN$AC_SPIND1=8 AND$AC_TIMER1=0.6 DO DELDTG(Z1)$AC_TIMER1=-1；如果主轴实际扭矩高于设定值的时间超过0.6s，则删除进刀轴剩余的加工，时间清0WHEN$AC_SPIND1=8 AND$AC_TIMER1=0.6 DO DELDTG；在刚性攻螺纹过程中，如果主轴实际扭矩高于设定值的时间超过0.6s，则删除所有轨迹剩余的加工WHEN$AC_SPIND1=8 AND$AC_TIMER1=0.6 DO RDISABLE；在刚性攻螺纹过程中，主轴实际扭矩高于设定值的时间超过0.6s时，读入禁止WHEN$AC_SPIND1=8 AND$AC_TIMER1=0.6 DO$R194=0；在刚性攻螺纹过程中，主轴实际扭矩高于设定值的时间超过0.6s时，变量R194清0WHEN$AC_SPIND1=8 AND($R190$R193)DO STOPREOF$R194=0；在刚性攻螺纹状态下，如果主轴实际扭矩小于设定扭矩，则变量R194清0M17；子程序结束2.4 相关参数程序中调用相关参数的方式如下。MD10715$MN_M_NO_FCT_CYCLE1=85；调用子程序的M码MD10716$MN_M_NO_FCT_CYCLE_NAME1=Raping；调用子程序的名称MD36730$MA_DRIVE_SIGNAL_TRACKINGAX8=1；主轴轴号MD20108$MC_PROG_EVENT_MASK=H9；PROG_EVENT程序执行方式3 结束语通过异步子程序功能的分析和应用，对刚性攻螺纹实现了预见性的保护，有效防止了刀具损坏或工件报废情况的发生，减少了不必要的经济损失，提升了产品品质。参考文献：1 张泰华，张海斌.SINUMERIK 840D sl数控系统调试与应用M.北京：机械工业出版社，2015.2 王建红.西门子828D系统异步子程序功能的应用J.电气时代，2021（2）：58-59.3 石敏，许翠芳，李维涛，等.基于西门子840D sl系统的机床紧急回退功能应用开发J.航空精密制造技术，2020，56（4）：57-59.20221210