扭轉乾坤：改變電子加工業(yè)主導局面——西門子828D BASIC控制系統(tǒng)打造頂級的高速鉆銑攻牙中心

西門子（中國）有限公司供稿

今天已經(jīng)不僅僅是個互聯(lián)網(wǎng)時代，更準確地說是個移動互聯(lián)網(wǎng)時代。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)進程的加快，智能手機的普及勢不可當，市場容量巨大。過去的2012年中國手機經(jīng)歷了超速發(fā)展。進入到2013年，雖然增速有所減緩，但增長勢頭依然強勁。根據(jù)IDC預計，2013年中國整體手機市場出貨量將達3.8億臺，同比增長率為5.0%；而智能手機出貨量將達到3.0億部，同比增長44.0%，不僅手機市場增速顯著，相關的電子設備，如PAD，也呈現(xiàn)強有力的增長趨勢。電子市場需求量大、產(chǎn)品越來越精致、更新?lián)Q代快，在這種特點下，電子加工企業(yè)在看到電子市場的“錢”景的同時，也在為尋找高速度、高精確、高可靠的加工設備而苦惱。

電子加工中鉆銑攻牙技術是必不可少的環(huán)節(jié)，是指在零部件加工中，按照要求打孔并且進行孔內(nèi)螺紋打磨。臺灣在鉆銑攻牙領域一直占有主導地位，在加工的速度、精度上一直遙遙領先于大陸的機床，其主軸最高轉速能達到20 000r/min，遠高于大陸的12 000r/min最高轉速。大陸在高速高精、高穩(wěn)定性上也一直突破不了臺灣先進技術，但這一局面隨著西門子與大族激光強強聯(lián)手研發(fā)的HT—710鉆銑攻牙中心而被打破。

致勝法寶：HT—710鉆銑攻牙機

深圳大族激光科技股份有限公司（下文簡稱大族），是世界上僅有的幾家擁有“紫外激光專利”的公司之一，為國內(nèi)外客戶提供一整套激光加工解決方案及相關配套設施。但隨著電子市場的快速增長、產(chǎn)品越來越精致、更新?lián)Q代快，電子加工的難度也在不斷增加。大族意識到，傳統(tǒng)的激光加工設備已經(jīng)無法滿足客戶需求，更高速、精細、可靠的電子加工設備正在被需求。為了延伸大族的產(chǎn)品線，提高企業(yè)的綜合實力，大族激光基于與西門子在傳統(tǒng)機器上的長期合作關系，尋求西門子的幫助。西門子根據(jù)客戶的需求，為大族定制了2臺鉆銑攻牙中心。試用結果顯示，該機械已經(jīng)完全超越了臺灣的高端機械（見表1），HT—710高速鉆銑攻牙機的規(guī)格參數(shù)如表2所示。至此，大族激光的HT—710高速鉆銑攻牙機（簡稱HT—710）成功打破臺灣鉆銑攻牙技術壟斷。

表1 HT—710鉆銑攻牙中心與臺灣先進技術的對比

表2 HT—710規(guī)格參數(shù)表

殺手锏：“三高”技術

西門子SINUMERIK 828D BASIC 是為車床量身定制的經(jīng)濟型控制系統(tǒng)，它不僅支持各種車削工藝，同時也支持鉆銑工藝，確保以最少的加工時間獲得最高的工件精度。同時，SINAMICS S120 Combi驅動器、SINAMICS進給電動機和主軸電動機的完美組合確保充分發(fā)揮車床的性能。最佳的軸及主軸的動態(tài)特性，以及在寬泛的轉速范圍內(nèi)提供主軸大功率輸出，可以確保高質量工件的快速生產(chǎn)。大族的HT—710就是采用西門子這一套解決方案，最終達到了電子加工設備的“三高”技術要求。

（1）高速度 電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度之快，決定著每一秒的加工時間都彌足珍貴。HT—710三軸快移加速度達到1.25g，換刀速度達到0.8～0.9s，主軸最高轉速20 000r/min，最高攻絲速度5 000r/min，大大提高了加工速度。

HT—710采用的SINUMERIK 828D BASIC M數(shù)控編程語言極大地優(yōu)化了機床的每一步動作以及工件的加工時間。能夠在確保一致性的同時處理24 000個邏輯指令。針對要求快速響應的信號，可采用與伺服同步的快速響應PLC任務，來提高生產(chǎn)效率。SINUMERIK828D BASIC M的工步編程把工件的加工過程分解成具體的工序步驟，諸如端面車削、槽、攻螺紋或者輪廓車削等，加工工序都以工步的結構顯示出來。即使用于復雜工件加工，其程序結構也非常緊湊易讀。這種獨特的編程方法有效縮短編程時間，最大限度地提高加工效率。

（2）高精度 我們手上的電子產(chǎn)品越來越薄、越來越精致，達到更高的審美要求，背后是設計工程師的智慧和電子加工設備的高精度。SINUMERIK 828D BASIC M采用了最先進的處理器技術和軟件架構，SINUMERIK和SINAMICS均支持優(yōu)異的80位浮點數(shù)的CPU，其納米計算精度達到0.001nm，坐標轉換在系統(tǒng)上自動實現(xiàn)，無須使用 CAD/CAM 系統(tǒng)或者袖珍計算器，通過前所未有的輪廓控制進而獲得最佳的工件精度。

主軸就是車床的“大動脈”。1PH8主軸電動機提供了最佳解決方案——加速時間短、轉速范圍廣，高性能確保最高的車床生產(chǎn)效率。數(shù)控系統(tǒng)及驅動器的性能和精度只有通過電動機傳動才能充分體現(xiàn)。1FK7進給電動機憑借其獨特動態(tài)性能和精度控制確保機床加工精度。

（3）可靠性 高速度、高精度的實現(xiàn)或許沒有那么難，但如果在保證高速高精的同時，讓機械穩(wěn)定可靠地運行就有難度了。機械故障對于一個爭分奪秒的電子加工廠來說，是絕對不允許的。所以，產(chǎn)品的可靠性一直是備受關注的。這里的可靠性既是產(chǎn)品的耐用性，也是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的可靠性。

HT—710所采用的SINUMERIK 828D BASIC M控制系統(tǒng)結構緊湊，集屏幕、CNC鍵盤和數(shù)控系統(tǒng)于一體。少量的接口和電纜確保了系統(tǒng)使用的方便可靠。操作面板采用壓鑄鎂合金制造，堅固耐用。即使在惡劣的工作條件下仍能保持良好的運行狀態(tài)。由于摒棄了風扇、硬盤和備用電池等易耗部件，SINUMERIK 828D BASIC M完全免維護。采用先進的NV—RAM技術，即使在長期停機后，加工程序仍能完好保存。SINAMICS S120 Combi將可饋電型電源模塊和用于主軸電動機及進給電動機的3軸或4軸電動機模塊集成在一個功率模塊中，從而加強了產(chǎn)品耐用性。一方面省去了各電動機模塊的布線工作，另一方面可采用較大的散熱片進行散熱。這樣，各電動機模塊的熱峰荷可獲得最佳補償。此外，SINAMICS S120 Combi還配備了TTL編碼器接線端子，無需額外硬件就可以實現(xiàn)主軸編碼器的直接、經(jīng)濟的連接。

SINUMERIK 828D BASIC M的程序模擬功能始終采用刀具的真實幾何參數(shù)，因而最大化地保證加工可靠性。模擬所顯示的不僅是精致的彩色畫面，還顯示了實際加工的準確過程。無論是加工傾斜平面，還是加工端面和柱面，SINUMERIK 828D BASIC M均可以準確模擬加工過程。同時通過縮放功能還可以觀察到加工過程的任意細節(jié)，而不需重新模擬。程序模擬保證加工可靠性。

扭轉乾坤：打破壟斷，搶占市場

大族激光攜手西門子研發(fā)出HT—710鉆銑攻牙中心，從產(chǎn)品的設計到實施、優(yōu)化，西門子提供了延續(xù)化的服務，確保解決客戶遇到的每個問題。充分挖掘了SINUMERIK 828D BASIC的潛力，用經(jīng)濟型的系統(tǒng)做出了高端進口設備的效果，與臺灣高端電子加工設備相媲美，實現(xiàn)電子加工行業(yè)對高可靠性、高效率、高精度的需求，一舉打破臺灣電子制造設備在行業(yè)的技術壟斷地位，開拓了新的市場。

目前，2臺樣機演示效果良好，初期已經(jīng)為大族帶來20臺的訂單。由于SINUMERIK 828D BASICM是開放性的系統(tǒng)，能滿足不同終端用戶的定制化需求，未來將會迎來更大的市場。