1        声明

本手册及样例包均为免费提供，仅供参考。所述版本、应用及案例可能与用户实际应用不符，请用户在使用前认真阅读相关使用说明，根据自身的应用环境及机床特点进行调整，并进行严格的测试，以规避可能存在的风险。对于在使用中发生的人员、财产等损失，由用户自行承担。

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

2        概述

2.1        适用配置

系统软件

SW24

SW26

SW28（限单通道）

车

O

O

O

铣

O

O

O

磨

O

O

O

选项

6FC5800-0AS03-0YB0

软件版本

>=SW   4.8 SP3

通道要求

双通道系统时，运动链只能定义单个通道的轴；

2.2        功能简介

防碰撞功能是一种控制集成功能，用于在机床上避免碰撞。该功能通过机床的运动学和机床轴位置，将静态和移动的机床部件作为空间中的3D实体进行监控。此监控功能可在NC的JOG、MDI和AUTO操作方式下生效。

防碰撞功能有三个选项，标准，ECO和Advanced。828D只有ECO选项 (Protect MyMachine/3D Primitives)，需要手动通过框架，立方体，球体，圆柱和锥体等元素建立机床模型。

在使用828D数控系统的卧式加工中心上，可以利用该功能防止工作台和刀具，主轴，立柱之间可能发生的碰撞。

image.png

该功能还具有以下特点：

  保护区元素包括简单实体（立方体、圆柱体、球体等）

  保护元件≤ 34

  保护区≤ 17

  碰撞对≤ 10

  单通道

  图形可视化（要求：同步记录）

  透明的模型数据

  简单的复制粘贴配置

  刀架、工件架和工件不受监控

  无操作员保护

  在所有操作情况下提供快速、强大的保护，防止移动和静止之间发生意外碰撞机床部件

  机床损坏可以最小化

2.3        选项

image.png

只有在选项激活后，才可以在image.png →image.png 界面看到image.png ，即防碰撞功能设置的界面入口。

3        推荐的参数设置

MD 10619 $MN_COLLISION_TOLERANCE = 1mm ---------------------------------------------------------------碰撞测试公差

MD 10621 $MN_COLLISION_PREP_CALC_TIME = 0.5S-----------------------------------------预先碰撞测试的计算时间

MD 10622 $MN_COLLISION_SAFETY_DIST = 5MM ----------------------------------------------------碰撞测试的安全距离

MD 18866 $MN_MM_NUM_KIN_TRAFOS=6------------------------------------可以通过运动量定义的转换的最大数量

MD 18880 $MN_MM_MAXNUM_KIN_CHAIN_ELEM=50------------------------------------------运动链元素的最大数量

MD 18890 $MN_MM_MAXNUM_3D_PROT_AREAS = 17--------------------------------------------3D保护区的最大数量

MD 18891 $MN_MM_MAXIMUM_3D_WPFXPROT_ELEM = 0--------------------------工件和夹具保护区的最大数量

MD 18892 $MN_MM_MAXNUM_3D_PROT_AREA_ELEM = 68----------------------------------保护区单元的最大数量

MD 18893 $MN_MM_MAXNUM_3D_T_PROT_ELEM = 1------------------------------------------刀具保护区的最大数量

MD 18894 $MN_MM_MAXNUM_3D_FACETS_INTERN = 1000------------------------内部创建保护区最大平面数量

MD 18895 $MN_MM_MAXNUM_3D_FACETS = 0  -------------------------------------------所有保护区的最大平面数量

MD 18896 $MN_MM_MAXIMUM_3D_COLLISION = 0-----------------------------碰撞监测所需的临时最大存储容量

MD 18897 $MN_MM_MAXIMUM_3D_INTERFACE_IN = 16---------------------------每个NC程序段所需的存储容量

MD 18898 $MN_MM_MAXNUM_3D_ COLL_PAIR = 10----------------------------------------------3D碰撞对的最大数量

MD 18899 $MN_PROT_AREA_TOOL_MASK = 1 ---------设定在碰撞监测激活时以何种方式自动生成刀具保护区

MD 51160 $MNS_ACCESS_WRITE_CA_MACH_JOG = 6 ------------JOG方式激活/关闭机床碰撞监测”的权限等级

MD 51161 $MNS_ACCESS_WRITE_CA_MACH_AUTO = 3 -------AUTO方式激活/关闭机床碰撞监测”的权限等级

MD 51162 $MNS_ACCESS_WRITE_CA_TOOL = 1 ------------------------激活/关闭刀具的机床碰撞监测”的权限等级

4        调试

4.1        卧加的坐标系

image.png

上左图为立式设备的坐标系，右图为卧式设备的坐标系。因此需要先修改MD52000的值，使之符合实际设备坐标系。

4.2        卧加的运动链

image.png

以常见倒T式卧加结构为例得出机床的运动链如下：

image.png

4.3        在机床模型界面建立运动链

在机床模型界面，即可将上述定义的运动链建立出来。

1)       建立工件链：

用方向键将光标移动到”有效数据”，点击竖排按键[新建单元]。在弹出的对话框里选择“Offset”，并点击确认。

 image.png

image.png

新建的第一个“Offset”默认名称为”ROOT”，建立完“ROOT”后，按照工件链的顺序，建立X轴的Offset和X轴。

 image.png

  image.png

按照以上步骤，继续建立B轴的Offset，B轴和结束工件链的Offset。

image.png 

注意：

a)       建立轴时要根据轴的性质选择直线轴或旋转轴。

b)       X轴和B轴因为在工件链，运动方向需要取反，因此需要在相应轴矢量属性上填-1。

c)       轴名称需要与10000号参数的机床轴名设置保持一致。

d)       如果运动链仅使用在防碰撞功能，Offset上的各轴偏移和轴上的轴偏移都可以设为0，可以在建立3D模型时将偏移写入模型属性；如果运动链还需用在CYCLE800，插补车削等功能上，那么则需要根据实际测量数据将各轴零点相对于ROOT点偏移数据写入到Offset上的各轴偏移和轴上的轴偏移。

2)       建立刀具链

将光标移动到ROOT，点击竖排按键[新建单元]，建立一个平行偏移，Z轴的Offset，作为刀具链的开端。

image.png     

然后按照工件链的相同步骤，在Z轴的Offset结构树下，建立刀具链。

注意：Y轴，Z轴和主轴因为在刀具链上，相应轴矢量属性都要填1。

image.png

4.4        建立保护区和机床模型

假设工作台中心为机床的机械原点，以此点为root，根据实际机床各部件尺寸以及各轴零点与root的偏移量来建立保护区及机床模型。

1)       建立保护区

将光标移动到运动链结构树下的各层级都可以建立保护区。点击竖排按键[新建单元]，选择[碰撞单元]，即可建立保护区。

image.png 

 

保护区的建立要注意以下原则：

a)       除了运动链主轴结构下建立的保护区需要选择刀具保护区外，其他结构树下建立的保护区都要选择机床保护区。

b)       每个单独的机床模型都只能建立在相应机床保护区结构树下，也就是说要先建立机床保护区，后建立机床模型。

c)       每个保护区都可以选择自动激活，不激活或通过PLC激活。在自动激活的情况下，PLC位要填-1。

d)       不跟随轴运动的机床保护区建立在轴的Offset结构树下，跟随轴运动的机床保护区建立在轴的Offset下。例如，完全不运动的模型，如床身保护区，建立在ROOT的结构树下；立柱只随Z轴运动，不随Y轴运动，立柱的保护区可以建立在Z轴或Y轴Offset结构树下，不能建立在Y轴的结构树下。

e)       刀具保护区下不需要建立模型，系统会根据主轴上生效的刀具信息，自动建立刀具模型

 

2)       建立机床模型

将光标移动到建立好的保护区后，点击竖排按键[新建单元]，选择对话框中的3D图形元素，即可建立机床模型。因为ROOT在转台的中心，所以可以从转台的模型开始建立。因为转台是随B轴转动的，因此先在B轴的结构树下建立保护区，再在此保护区建立转台模型。

image.png 

 3D模型的建立要注意以下原则：

a)       模型的颜色显示可以源自保护区定义的颜色，也可以自定义。

b)       在模型的属性中可以定义模型的尺寸和偏移。例如长宽800，高度150的工作台，在X轴和Z轴尺寸输入800，在Y轴尺寸输入150。关于各轴偏移，都是以3D模型的中心点来计算，例如ROOT在转台表面中心情况下，X轴和Z轴的偏移都为0，Y轴的偏移为-75。

c)       每定义完一个3D模型，都可以点击竖排按键[图形]，将建立好的模型显示出来，可以观察模型的尺寸和位置正确与否，并且可以手动各轴看模型的运动及运动方向的正确与否。

d)       在一个模型的结构树下再新建一个模型，那么新建立的模型偏移就不是以ROOT来计算，而是以上一级的模型中心来计算。

 

根据以上保护区和模型的建立原则，建立整体机床模型如下：

image.png 

4.5        设置碰撞对

将光标移动到碰撞组，点击竖排按键[新建单元]，在碰撞对设置属性框里根据实际机床可能会发生碰撞的保护区分别写入两个保护区的名称和两个保护区之间的安全距离。

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根据卧加常见的可能碰撞形式，设置3组碰撞对，分别为转台和主轴，转台和刀具，转台与立柱。

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5        功能验证

防碰撞功能正确生效的前提条件：

l  正确的建立运动链和机床模型

l  机床各轴已回参考点

l  已正确设置各轴的限位

再确认上述条件均满足的情况下，分别验证转台在各种角度与主轴，刀具和立柱的防碰撞。当即将发生碰撞危险时，系统将发出报警，并禁止轴进给。

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如果首次在实际机床测试碰撞，建议将安全距离设置大一些，以防止模型尺寸不正确和各轴零点偏移测量不正确造成的机床损坏。

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6        作者/联系人

Jia Ran

2022.07.06