數(shù)控機床及ARTIS系統(tǒng)配置
隨著制造業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，國內(nèi)航空制造領(lǐng)域?qū)μ岣唠y加工材料工件加工效率和加工質(zhì)量的要求也越來越高。數(shù)控加工中，因各種原因發(fā)生的刀具磨損、刀具斷裂、主軸碰撞等故障都會對正在加工的工件甚至機床本身造成損壞。由于難加工材料工件加工成本高，加工周期長，加工難度大，如果在加工過程中由于刀具或機床碰撞等原因?qū)ぜ斐蓳p壞，其損失將會很大。因此對用于難加工材料工件的數(shù)控機床進(jìn)行刀具和運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，是目前國內(nèi)制造加工領(lǐng)域覓待解決的一個重要問題。 德國ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)是對加工中心機床加工過程中刀具磨損或斷刀、主軸碰撞等機床狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的一套監(jiān)控系統(tǒng)，在國外使用較多，在國內(nèi)大型數(shù)控機床，特別是用于難加工材料工件加工的數(shù)控機床上鮮有應(yīng)用。本文以自主研發(fā)的某型號大型數(shù)控機床為例，介紹通過對ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和開發(fā)設(shè)計，實現(xiàn)對機床刀具狀態(tài)和加工過程的實時監(jiān)控。 該型號大型數(shù)控機床為五坐標(biāo)數(shù)控機床，龍門移動結(jié)構(gòu)，X,Y,Z,A,B五軸聯(lián)動，機床主軸為四檔機械主軸，最高轉(zhuǎn)速達(dá)6 000 r/min，具有主軸功率大、扭矩大、變速范圍大、轉(zhuǎn)速高等特點，適用于由難加工材料制成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的大型整體結(jié)構(gòu)件的加工。機床配置西門子SINUMERIK 840D Powerline數(shù)控系統(tǒng)，SIMODRIVE 611 D全數(shù)字交流伺服驅(qū)動及伺服電動機。為保證加工質(zhì)量，提高加工效率，有必要應(yīng)用ARTIS監(jiān)控系統(tǒng)對機床刀具工作狀態(tài)、碰撞、主軸振動、加工過載等進(jìn)行實時監(jiān)控。機床及ARTIS系統(tǒng)配置 ARM系統(tǒng)是適用于機床制造商對機床刀具及工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的一套系統(tǒng)。機床制造商通過配置專用傳感器及配套模塊，根據(jù)機床結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳感器安裝和硬件連接，配合進(jìn)行相關(guān)軟件設(shè)計，即可實現(xiàn)根據(jù)監(jiān)控信號的特征值，對鉆、銑、攻絲等加工過程中的斷刀、缺刀、刀具磨損、碰撞、加工過載、刀具不平衡等進(jìn)行實時監(jiān)控，監(jiān)控結(jié)果可記錄在日志文件中，也可在機床數(shù)控系統(tǒng)的人機頁面上顯示。 (1)數(shù)控機床配置 SIEMENS PCU50;SIMODRIVE 611D;WINDOWS XP操作系統(tǒng);Profibus總線接口;SIEMENS 840D NCU軟件版本不低于6.4;SIEMENS 840D系統(tǒng)具備在線刀具監(jiān)測、自適應(yīng)控制等選項功能。 (2) ARTIS系統(tǒng)硬件 CTM卡:ARTIS監(jiān)控系統(tǒng)的核心部件，CTM卡安裝在PCU50的PCI插槽中。 VA-1或VA-2:振動傳感器，安裝在機械主軸上，用于監(jiān)控主軸狀態(tài)，建議安裝在主軸軸承端面。 VG-4:振動傳感器信號轉(zhuǎn)換模塊，可接2個傳感器，這臺機床為單主軸，僅使用I個傳感器。根據(jù)傳感器電纜長度，將VG-4固定安裝在機床合適位置。 ARITS系統(tǒng)硬件連接如圖1所示。 (3) ARTIS系統(tǒng)軟件 ARTIS系統(tǒng)監(jiān)控軟件:用于監(jiān)控過程處理、統(tǒng)計等功能，集成在CTM卡中。 CTMVISU:ARTIS監(jiān)控系統(tǒng)可視化軟件，安裝到PCU50中，將采集到的信號通過不同通道實時顯示。 DTA:集成在CTM卡上的選項功能，通過Profibus總線將機床數(shù)字扭矩數(shù)據(jù)輸出到CTM系統(tǒng)。