2017年5月31日

數控機床及ARTIS系統配置

隨著制造業技術的不斷進步和發展，國內航空制造領域對提高難加工材料工件加工效率和加工質量的要求也越來越高。數控加工中，因各種原因發生的刀具磨損、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對工件造成損壞，其損失將會很大。因此對用于難加工材料工件的數控機床進行刀具和運行狀態的實時監控，是目前國內制造加工領域覓待解決的一個重要問題。德國ARTIS刀具監控系統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進行監控的一套監控系統，在國外使用較多，在國內大型數控機床，特別是用于難加工材料工件加工的數控機床上鮮有應用。本文以自主研發的某型號大型數控機床為例，介紹通過對ARTIS刀具監控系統的應用和開發設計，實現對機床刀具狀態和加工過程的實時監控。該型號大型數控機床為五坐標數控機床，龍門移動結構，X,Y,Z,A,B五軸聯動，機床主軸為四檔機械主軸，最高轉速達6 000 r/min，具有主軸功率大、扭矩大、變速范圍大、轉速高等特點，適用于由難加工材料制成的結構復雜、精度要求高的大型整體結構件的加工。機床配置西門子SINUMERIK 840D Powerline數控系統，SIMODRIVE 611 D全數字交流伺服驅動及伺服電動機。為保證加工質量，提高加工效率，有必要應用ARTIS監控系統對機床刀具工作狀態、碰撞、主軸振動、加工過載等進行實時監控。機床及ARTIS系統配置 ARM系統是適用于機床制造商對機床刀具及工作狀態進行監控的一套系統。機床制造商通過配置專用傳感器及配套模塊，根據機床結構進行傳感器安裝和硬件連接，配合進行相關軟件設計，即可實現根據監控信號的特征值，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、刀具不平衡等進行實時監控，監控結果可記錄在日志文件中，也可在機床數控系統的人機頁面上顯示。 (1)數控機床配置 SIEMENS PCU50;SIMODRIVE 611D;WINDOWS XP操作系統;Profibus總線接口;SIEMENS 840D NCU軟件版本不低于6.4;SIEMENS 840D系統具備在線刀具監測、自適應控制等選項功能。 (2) ARTIS系統硬件 CTM卡:ARTIS監控系統的核心部件，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，用于監控主軸狀態，建議安裝在主軸軸承端面。 VG-4:振動傳感器信號轉換模塊，可接2個傳感器，這臺機床為單主軸，僅使用I個傳感器。根據傳感器電纜長度，將VG-4固定安裝在機床合適位置。 ARITS系統硬件連接如圖1所示。 (3) ARTIS系統軟件 ARTIS系統監控軟件:用于監控過程處理、統計等功能，集成在CTM卡中。 CTMVISU:ARTIS監控系統可視化軟件，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總線將機床數字扭矩數據輸出到CTM系統。

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