朱瑞

（太原理工大學(xué)機械工程學(xué)院）

西門子系統(tǒng)加工中心實際應(yīng)用介紹

朱瑞

（太原理工大學(xué)機械工程學(xué)院）

數(shù)控加工中心其加工零件精度高、效率快，但同時價格昂貴，以6軸聯(lián)動數(shù)控加工中心哈米勒為例，價格在500～800萬人民幣左右，而普通的數(shù)控設(shè)備只有幾十萬，故只有加工高精密產(chǎn)品時企業(yè)才會購買數(shù)控加工中心，在國內(nèi)基本在加工航空、航天、汽車發(fā)動機等產(chǎn)品使用環(huán)境惡劣，要求產(chǎn)品高質(zhì)量高精度時應(yīng)用較多。因此，本文以西門子系統(tǒng)為例，探討其應(yīng)用。

西門子系統(tǒng)；機床；應(yīng)用

1 國內(nèi)外加工中心的應(yīng)用

數(shù)控加工中心設(shè)備，它以機床加工零件精度高、效率快，能夠?qū)崿F(xiàn)多軸同時聯(lián)動，且擁有強大的刀具庫等方面的優(yōu)勢逐漸取代了普通數(shù)控機床的應(yīng)用，特別是高科技的今天，在航空、航天、汽車等行業(yè)更是占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，國內(nèi)的數(shù)控加工中心設(shè)備還是以國外進口數(shù)控加工中心為主。當然，國內(nèi)各大高校和機床廠家也有自主研制的數(shù)控加工中心，其中以北航、華中科技大學(xué)以及秦川機床廠等國內(nèi)研究機構(gòu)為主，無論是國內(nèi)還是國外都以西門子系統(tǒng)和法納克系統(tǒng)為兩大主要數(shù)控系統(tǒng)。西門子數(shù)控加工中心設(shè)備種類很多，從機床結(jié)構(gòu)上來分，常見的有立式加工中心、臥式加工中心、五軸聯(lián)動加工中心、搖籃式加工中心等等。

2 常用西門子數(shù)控加工中心的實際應(yīng)用

數(shù)控加工中心其加工零件精度高、效率快，但同時價格昂貴，以6軸聯(lián)動數(shù)控加工中心哈米勒為例，價格在500～800萬人民幣左右，而普通的數(shù)控設(shè)備只有幾十萬，故只有加工高精密產(chǎn)品時企業(yè)才會購買數(shù)控加工中心，在國內(nèi)基本在加工航空、航天、汽車發(fā)動機等產(chǎn)品使用環(huán)境惡劣，要求產(chǎn)品高質(zhì)量高精度時應(yīng)用較多。在這里，通過介紹發(fā)動機整體葉盤的加工過程，來介紹一下西門子系統(tǒng)的數(shù)控加工中心的應(yīng)用。

2.1 實際應(yīng)用舉例

發(fā)動機整體葉盤是最近幾年來，受國內(nèi)外研究加工的熱門產(chǎn)品，整體葉盤是將葉片與葉環(huán)一起加工出來，取代單獨加工葉片和葉環(huán)，再將葉片安裝到葉環(huán)上，其以加工時間短、加工質(zhì)量、精度高而逐漸取代部分葉片、葉環(huán)的加工。但是，由于整體葉盤的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，在加工整體葉盤時必須實現(xiàn)多軸聯(lián)動，故一般都在在數(shù)控加工中心上進行加工。

圖1

如圖1所示，是在德國生產(chǎn)的西門子系統(tǒng)數(shù)控加工中心——哈默C42U機床上加工整體葉盤，該加工中心是5軸聯(lián)動搖籃式加工中心，其工作特點是零件安裝在工作臺上，能夠?qū)崿F(xiàn)工作臺與刀具刀軸實現(xiàn)多軸聯(lián)動，能夠擺出各種角度，加工出葉根處的葉形，而零件是通過工作臺的擺動實現(xiàn)移動的，該機床由于工作臺移動的形式像搖籃一樣（可翻轉(zhuǎn)），故稱此類加工中心為搖籃式加工中心。

2.2 西門子系統(tǒng)數(shù)控加工中心的使用方法介紹

西門子系統(tǒng)與法納克系統(tǒng)最大的差別就是程序指令不一樣，西門子是G、M代碼。

舉例：G1代表直線運動，G02、G03代表圓弧運動，M08代表打開切削液而程序的指令就是一種人與機床的溝通語言，通過編制數(shù)控程序來控制機床的動作，以整體葉盤的加工為例，介紹如何使機床正確的加工產(chǎn)品。

首先是通過電腦建立三維模型，常用的三維建模軟件有UG、POROE等，但是，這些常用的三維軟件僅適合一些不是特別復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件編程，例如平面、凹槽等，像整體葉盤的葉形、葉片的葉形等形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的曲面零件的加工，都有專用的編程軟件。故在建立完三維模型后，還需使用專用編程軟件進行編程，也就是編制機床刀具與工作臺的相對移動軌跡。程序編好后，還不能直接使用，因為不同的機床都有自己的后置處理，還需將編好的數(shù)控程序經(jīng)過機床后置處理（后置處理文件是可通過后置軟件編制，一般都會提前編制好，可直接使用）。后置好的數(shù)控程序還要經(jīng)過三維仿真，工程機械中常用的維仿真軟件是VIERUCUT，其功能是在電腦上能夠模擬出機床實際加工零件，可以觀察是否發(fā)生機床碰撞，或是過切零件等情況，為避免因為程序編制錯誤導(dǎo)致零件報廢或是機床損毀等，三維仿真是必不可少的。在仿真無誤后可通過U盤或是網(wǎng)絡(luò)（機床可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)）傳輸?shù)綑C床上，再按照正確的裝夾方式，（也就是零件的裝夾和編程時擺放的位置一致）將零件裝夾在機床上，然后進行對刀、找坐標系（加工坐標系和編程坐標系必須一致），一切準備妥當后可開始加工。

如下：

創(chuàng)建三維模型→專用軟件編程→機床后置處理→三維仿真→傳輸程序→零件的裝夾、找正，對刀、找坐標系→啟動按鈕，開始加工。

2.3 機床結(jié)構(gòu)

機床除了床身部分（實際加工部分），還有機床面板，也就是主要操控機床的界面。機床面板又分為兩部分，一部分是顯示部分，另一部分就是控制部分。

圖2

如圖2所示，機床面板，分為A、B、C、D四個部分，就像我們使用的電腦一樣，有顯示器部分和鍵盤部分，另外還比電腦多一個手柄（不同于鼠標），操作者通過操控鍵盤和手柄，可實現(xiàn)機床運轉(zhuǎn)。其中，A區(qū)域是顯示器，B、C、D區(qū)域就相當于我們的鍵盤，可以通過點擊按鍵輸入指令。

舉例：G01 X10 Y100讓刀具直線運動到點（x10，y100）的位置。

其中，D區(qū)域后兩個大按鍵，是控制主軸轉(zhuǎn)速與進給的，左邊的是控制主軸轉(zhuǎn)速，右邊的是控制主軸進給，當編制的數(shù)控程序中設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速S1000，進給F500時，可通過這兩個按鈕改變實際加工轉(zhuǎn)速與進給，當你把按鈕打到50%時，進給、轉(zhuǎn)速就是原來的50%，可控制在0～150%范圍內(nèi)。

機床本身是通過液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)實現(xiàn)運轉(zhuǎn)的，綜上所訴，是西門子系統(tǒng)加工中心的實際應(yīng)用。

3 后續(xù)工作內(nèi)容

以上是我對西門子數(shù)控加工中心實際應(yīng)用的了解，但我知道這只是表面上了解，還需要后期實際加工應(yīng)用，以及學(xué)習(xí)研究，才能更深層次的掌握，后續(xù)我將在實際應(yīng)用上多下功夫，學(xué)習(xí)相關(guān)三維建模、三維仿真、編程等軟件，通過實際加工零件增強該方面知識。

[1]王磊.西門子機床系統(tǒng)的概述.中國機械，2015（8）.

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2016-9-27