1       免责声明

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2       概述

防碰撞功能是监控机床可移动部件的3D模型的位置关系，在机床使用过程中，防止各个移动部件出现碰撞；当有可能产生碰撞危险时，数控系统发出报警，使整个机床停止。防碰撞功能在手动、MDA、自动模式中都生效。机床碰撞过程可以显示在同步记录中。

防碰撞功能分类：

                                             

                                                                                    图1：防碰撞功能分类

表1：防碰撞功能的名称、授权代码（订购代码）、适配机型、系统软件版本

功能名称	授权代码	使用机型	系统软件版本
Collision   Avoidance ECO	6FC5800-0AS02-0YB0	828D 840Dsl（ NCU710.3B以上）	4.8及以上 4.8 SP1及以上
Collision   Avoidance	6FC5800-0AS03-0YB0	840Dsl（ NCU720.3B以上）	4.5   SP2及以上
Collision   Avoidance   ADVANCED	6FC5800-0AS03-0YB0	840Dsl （具体参见840Dsl选型样本）	4.8   SP2及以上

表1：防碰撞功能代码

 

3       防碰撞功能的设定

3.1      机床模型准备

本项目所使用的机床为车铣五轴加工中心。机床轴为X、Y、Z、C、B、SP1，其中X轴与地面成45度夹角。如图2所示：

图2：机床照片

本项目采用了Collision Avoidance（6FC5800-0AS03-0YB0）选项功能，机床各部位3D模型可以通过西门子NX软件进行创建（也可以是第三方的3D画图软件，进行创建），经过西门子NX软件进行处理，生成西门子数控系统能够识别的3D文件。

由于提供的各个3D模型坐标系不同，往往需要在NX中，将各个坐标系方向设置成相同，这样导入到数控系统中，构建防碰撞模型会更加方便。如图3所示：

图3：机床各个移动部件的3D模型

在西门子NX中，将机床各部分3D模型，组合成机床模型。机床各部分3D模型的位置关系，能够测量出来，便于将测量出的偏置数据，填入数控系统中的模型，在数控系统中进行标出。

图4:在NX软件中，组合好的机床模型

3.2      数控系统参数的设定

数控系统需要设置以下参数，否者将报警。

参数号	参数名称	设定值
MD16880	传动链开始的第一个环节的名称	“ROOT”
MD18880	传动链环节数量	100
MD18890	3D保护区的最大数量	150
MD18892	定义机床保护区元素的最大数量	800
MD18894	自动刀具保护区元素的最大数量	300
MD18895	机床保护区三角区的最大数量	4000
MD18897	预激活保护区接口	15
MD18898	3D碰撞对的最大数量	80
MD18899	刀具保护区的生成方式	1

表2：Collision Avoidance参数

3.3      组建机床防碰撞模型

机床建立好运动链后，如图5所示：

 

如图6所示：

将NX中已调整好的3D模型导入到“3D文件”目录下。

在“3D文件”目录下有mm目录和inch目录，指的是3D模型中的单位，

如果以mm为单位的3D模型，将其放入mm目录下；

如果以inch为单位的3D模型，将其放入inch目录下。

 

                         

图5：机床运动链                                                      图6：3D模型文件放置位置

将光标焦点移动到偏置上，点击新建碰撞单元，选中“机床保护区”。如图7所示：

                                    图7：新建机床保护区

选中“机床保护区”后，输入保护区名称（本项目设定为ROOT_PROT），点击屏幕右侧“确认”软键。此时屏幕上会有报警，不用担心，这是因为保护区中没有保护碰撞单元的问题。如图8所示：

                                      图8：添加完机床保护区

继续点击“新建单元”软键，在“新建碰撞单元”中，选择“文件”。如图9所示：

                                       图9：新建碰撞单元

在选择“确认”以后，在“名称”处添加该单元的名称，在“文件名”处，下拉菜单中，选入3D模型文件名称。如图10所示：

                    图10：3D模型文件导入到防碰撞模型中

3D模型文件导入到数控系统中的防碰撞模型，如图11所示：

                        图11：床身模型导入到防碰撞模型中

在NX软件中，将床身与尾座的坐标量出来，如图12，计算结果为（301.5，-1.3，2045.2）

                  图12：NX中测量床身与尾台的距离

将尾台3D模型放入数控系统的防碰撞模型中，将计算结果写入偏置中，如图13所示：

                      图13：将尾座增放入防碰撞模型中

刀具保护区的建立，如图14所示：

                         图14：刀具保护区的建立

选择“刀具防护区”，点击“确认”软键。如图15所示：

TO单元设置为“1”，

刀库号设置“9998”，

位置设为“1”。

                               图15：刀具保护区的设定

依次将各部分3D模型放入数控系统的防碰撞模型。如图16所示：

                                 图16：机床防碰撞模型

3.4      机床防碰撞组的设定

当机床防碰撞模型在数控系统中组装完成后，将进行新建防碰撞组的操作。将焦点选中“碰撞组”，点击“新建单元”软键，如图17所示：

防碰撞组：在机床运动过程中，机床保护区与机床保护区之间，机床刀具保护区与机床保护区发生碰撞可能的组合。

                                       图17：机床碰撞组建立

点击“确认”软键后，在屏幕的左下角，将出现碰撞组的参数，如图18所示：

将 “机床保护区”名称或者“刀具保护区”名称填入到区域1或者区域2中。

安全距离：区域1与区域2之间的距离。当两个区域之间的距离小于安全距离时，系统发出报警提示。

                        图18：机床碰撞组参数设定

3.5      防碰撞测试

移动机床轴，如图19所示：

屏幕上出现了“轴ZM碰撞危险Y_PROT WZ_PROT”,ZM轴移动时，造成了两个机床保护区碰撞的风险。

                           图19：机床两个保护区碰撞

移动机床轴，如图20所示：

屏幕上出现“轴ZM碰撞危险TOOL ROOT_PROT”，ZM轴移动时，造成了刀具保护区和机床保护区碰撞的风险。

 

                     图20：机床保护区与刀具保护区碰撞

 

 

4       参考文献

1. 《SINUMERIK 840Dsl Special functions》

5       作者/联系人

TianYe

2021.5.24

6       版本信息

版本	日期	修改内容
V1.0	2021.5.30