1     免责声明

本使用手册及样例包目录内所包含文档、PLC程序、机床可执行程序（MPF、SPF、…）、电气图，可能与用户实际使用不同，用户可能需要先对例子程序做修改和调整，才能将其用于测试。本例程的作者和拥有者对于该例程的功能性和兼容性不负任何责任，使用该例程的风险完全由用户自行承担。由于它是免费的，所以不提供任何担保，错误纠正和热线支持，用户不必为此联系西门子技术支持与服务部门。

对于在使用中发生的人员、财产损失本公司不承担任何责任，由使用者自行承担风险。

以上声明内容的最终解释权归西门子（中国）有限公司所有，后续内容更新不做另行通知。

2     概述

系统配置840Dsl NCU720.3B数控龙门铣床IPC427+X+Y+Z+SP1+X1+XX+XX1（主从+龙门）软件版本为V4.8SP4+HF6,ACM版本01.01.10.07.

3     要求

3.1其他要求

 调试此功能前，必须要激活两个选件功能     1.Run MyHMI/3GL   6FC5800-0AP60-0YB0,

                                                                     2.MYCCI/IMD          6FC5800-0AN13-0YB0

4     注意事项

4.1      注意事项一

   调试此功能前，先做好机床数据,PLC ，驱动数据的ARC备份含HMI及PCU50的GHOST备份,CF卡备份.

5     ACM调试和使用步骤

5.1     ACM软件调试安装步骤

  1.       ACM软件下载安装，从购买软件后西门子官方发的邮件的网络地址(The Customer Support (GTAC) website is, https://support.industrysoftware.automation.siemens.com,用户注册后，下载ACM软件，选择ACM SINUMERIK 840D,下载最新版本840D  1,1,10，选择文件夹ACM_SNMR_1.1.10.7_141220_V4.5-4.8 中的文件OMATIVE_ACM拷贝到IPC427或PCU50在WINDOWS界面下的如下地址：C\ProgramData\siemens\Motioncontrol\oem\sinumerik\hmi


2.     可直接进入Windows后，PCU50:C\ProgramData\siemens\Motioncontrol\oem\sinumerik\hmi\cfg 目录中，选择文件systemconfiguration.ini修改 systemconfiguration.ini 文件，如果没有该文件，可新建改文件，增加语句

      [OEM_DIRS]

      OEM_1=OMATIVE_ACM

    （如果OEM_N以前没有使用过，则N为1）


3.从软件解压包中复制两个黄色ELF-Files文件到到 NC date\Compile cysles目录中：

                  针对SINUMERIK Operate 版本 04.05或更高：

                 使用SINUMERIK – IMD_0402if008001.elf

                 针对单通道的铣床 – OMATIVE0104_if008001_xx.elf

                        针对车、车铣、和多通道机床 – OMATIVE0216_if008001_35.elf


4.     定义并激活全局变量, MGUD_OMAT.DEF和MGUD_OMAT.DEF文件


5. 修改NC通用数据，通道数据及主轴数据，修改完毕后，NCK复位。

image.png

                                             

6.从~\hmi\OMATIVE_ACM\cfg目录（路径同上）选择文件OmatACM.ini，然后使用标准编辑器(如Microsoft Notepad)打开它，对于单通道铣床，设置如下参数

DNCSpecific=空格

       ProductType=0

       MaxSpindles=1


 image.png


7．安装授权

      安装ACM HMI应用程序需要一个产品密钥。产品密钥由西门子提供，独一无二。如果由于任何原因您没有收到此安装的产品密钥，您必须通过发送电子邮件到omative.product-atmts.industry@siemens.com请求一个带有CNC硬件序列号的 (请参阅Machine Data MN18030[0]),需要提供CF的序列号，邮件返回产品密钥后点击\菜单选择\ACM\机床设置\许可, 输入购买生成的许可证号399384-119245XXX/X 由于本授权是试用版时间为3个月，然后可正常操作ACM软件。 

5.2     ACM软件使用的简要介绍

1. ACM命令使用

           CC_START_TASK_P  ("OACM", 444, 3000)     ；  激活ACM功能 （此块仅适用于带IMD CC的ACM）

   S...    M03；                                                      (如上文所述选择的主轴速度S1)

                 G04   F10                                                                (暂停10秒)   

      CC_IMD_WRITE  ("OACM", 0, 0,0,K）；                (K – 操作参考号默认从1铣床201车床开始)

      G91   G01   X..F..                                                     (加工开始开始)

       G02 X..Y..F..

      CC_IMD_WRITE  ("OACM", 0, 0,    0, 999)              (取消操作命令)

注意在程序中必须加入刀具号，及M3等指令，否则进给控制和监控学习无法读出相关机床参数，无法正确运行


2.ACM操作模式介绍

    主要分三种模式：进给控制模式，监控模式和事件记录模式，操作方法：主要是要先学习（先分析记录各种数据），然后进行再学习（在加工过程中控制进给倍率和刀具监控）


 image.png


4.     ACM机床数据建立及操作步骤（举例）

            数控系统及型号：Siemens 840DSL OPERATE 

            零件材料： 中等硬度钢材 

            主轴S1,功率41KW,

            额定扭矩224NM

       机床设置：

先建立机床数据库 ，依次操作按键\Omative ACM\机床设置\输入数据库名称XXX（TEST-B）,后再点击\新建机床\输入机床名称XXX, 然后输入相关机床参数，注意点击右侧服务与参数按键，选择工序自动创建：通过ACM系统启动， 可参考工序自动创建方式

image.png 

a)     刀具设置

ACM中刀具数据必须与实际加工中的刀具数据相符，建立ACM刀具可通过两种方式：1.显示机床刀具后， 选中加工中使用的刀具，然后可复制到ACM系统刀。2可直接在ACM中新建加工中使用的刀具

image.png 

b)       工序及操作设置:

用于由ACM指令自动启动，点击工序设置,输入工序名称10，点击新建工序，点击新建操作,输入相关参数,选择对应的1号刀，选择进给控制模式或者监控模式，等参数。

image.png

 

5.      ACM加工状态介绍

              测试开始，我们首先将自适应系统设置为学习状态，对当前加工过程进行监 测学习，学习完成后再将系统切换到控制状态，后续过程的加工会在 OMATIVE 自适应控制系统控制下根据当前的主轴负载自动调节进给进行加工。  

a)      自适应系统应用命令添加 

           按照自适应应用要求，在激活ACM软件后，在程序中为每把刀具添加启动和结束指令，见下图所 示： 

           在程序开始启动ACM命令，在主轴启动后，启动1号操作命令，在程序结尾停止ACM

image.png

image.png            

 

        Gx,  X  Y   Fxxx

image.png     

 

b)    智能学习过程 

设置系统为学习状态，OMATIVE 自适应系统会对整个加工过程中的每个工 步、每把刀具切削时的主轴功率波动情况进行学习： 

        OMATIVE 自适应系统学习时，会实时记录正常加工时的波形图，我们通过 曲线分析可以发现，不管当前是切削还是空走刀（蓝色柱图表示切削），不管加 工过程中负载是大还是小，进给速率都是固定不变的，这对于整个加工过程来说 是不科学、不合理的。 

image.png

系统设置为学习状态  

 

C)    自适应控制应用 

学习结束后，设置系统为控制状态，改变当前“恒速率，变功率”的切削状 态为“恒功率、变进给”的方式进行加工。系统设置为控制状态后，在加工过程中能实时监测切削条件，由智能专家系 统将每一步走刀的进给率自动地调节到最合适的数值，切削过程不再受限于程序 设定的进给速率，从而协助工艺人员优化整个加工过程,      在 OMATIVE 自适应系统控制过程中，进给速率是随着加工功率的变化而实 时调整的，负载大时系统会自感知，自动将进给速率调小，负载小时系统会自感 知，自动将进给速率调大。

image.png                                                                          系统设置为控制状态 


image.png

空切自动提速 


自适应系统控制时，当刀具从空切到切入材料的瞬间，自适应系统开启冲击 保护功能后将立即降速，降低了冲击对刀具和工件的损坏。 

image.png

进给速率随负载变化 


在系统控制状态下，如果出现突发情况：如：刀具或工件的超载冲击、工件 毛坯的余量增大等，进给速率会自动减小到智能专家系统所确定的最大允许值， 极端情况过去后，系统把进给速率调节到最大允许值。从图  中明显看到降速保 护的实现过程。                                                                                                 

6     ACM加工应用举例

1.加工测试

            设备名称及型号：某重型机床龙门铣 床

            数控系统及型号：Siemens 840DSL OPERATE 

            零件型号及名称：钢制钣金架 

            零件材料： 中等硬度钢材 

            主轴S1,功率41KW,

            额定扭矩224NM

           主轴转速 500RPM

            加工内容：铣削1.5*2米钢件表面，一次性切削2毫米，进给速度500毫米/分钟

本次主要测试了盘式铣刀铣平面的自适应功能，做了两次加工测试，加工加工零件如下图

image.png

 

           a)  第一次 对于自适应控制阶段，根据学习到的功率，进行适当调整，设定学习到的功率为18%，在材料中最大进给为120%，空走刀时最大进给130%,加工效率提升 16%，加工对比如下：

image.png

 

b)     第二次，设定学习到的功率为20%，在材料中最大进给为130%，空走刀时最大进给150%，系统把加工时间从 986 秒提高到 749 秒（效率提升 23%），加工对比如下：

image.png


2.加工对比情况

a)加工过程安全对比： 

OMATIVE 自适应控制系统未控制之前，车间正常加工零件时，由于采用“恒 进给、变功率” 切削，当加工到工件余量不均匀的部位时，机床震动和啸叫声 特别大，刀具容易产生磕碰和崩刃，对机床主轴冲击大影响机床寿命，工件易产 生变形并给操作人员带来很大压力。 

使用 OMATIVE 自适应系统后切削速度会随着机床负载的变化而进行自动 调整，当工件切削余量不均匀的时候，自适应系统会自动降低切削速度，速度降 到设定的下限时，系统会发出警示，如果机床负载仍然不断增加，系统将强行停 止并且发出报警信息，避免极端情况发生！  

加工过程安全对比结论：在以后加工过程中遇到如：刀补输入错误、程序调 用错误、刀具安装错误、工件安装错误、工件余量过大等情况时，自适应系统会 立即报警停机，避免刀具、工件、机床受到损坏，保障加工过程安全。 


b）加工质量对比 

应用自适应控制系统后，做到恒功率切削，刀具在粗加工/半精加工切削时 释放在工件上的力比较均衡，精加工时采用监测算法模式，能够及时发现刀具异 常状态并预警提示处理，从而达到质量的改善


c）加工应用情况对比 

     自适应系统对不同刀具实行不同的监控模式，粗加工、半精加工刀具以增效为主，应用控制模式，精加工、螺纹加工刀具则以保护为主，应用监测或记录模 式。                

                                                                                                                                                                           

3．总体结论 

从质量、安全、效率、加工过程控制等方面分析能够得出以下总体结论：

 安全：整个加工过程风险由自适应系统承担，出现过载，自适应系统自动将进给率调整到安全范围值内进行加工，情况恶化，系统发出警报提醒或停机保护；

 质量：OMATIVE 自适应系统改变了以往的“恒进给、变功率”的加工方式，科学的运用“恒功率、变进给”加工，在加工过程中零件质量优、变形小、批次 质量一致性好；  

效率：根据加工零件工艺的不同，单步操作增效在 20%左右。 

刀具：使用自适应系统后减少刀具的磕碰及崩刃，开启刀具磨损监测功能后， 更能有效提示换刀的准确时机，有效延伸了刀具使用寿命，并帮助企业降低刀具 成本； 

过程：整个加工过程透明化、数字化、可视化，加工过程无需人工干预，自 动感知、自动调节进给速度； 

人员：整个加工过程机床倍率由系统自动控制，无须添加额外人力资源。   

7     参考文献

1.ACM for SINUMERIK - Installation Manual (ISOS EN20191126)

2.ACM for SINUMERIK - Operating Manual (UGOS EN20190905)

8     作者/联系人

Xu Guoqiao

2022.6.19

9     版本信息

版本

日期

修改内容

V1.0

2022.6.19