西門(mén)子系統(tǒng)加工中心實(shí)際應(yīng)用介紹

朱瑞

（太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院）

西門(mén)子系統(tǒng)加工中心實(shí)際應(yīng)用介紹

朱瑞

（太原理工大學(xué)機(jī)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(shí)價(jià)格昂貴，以6軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心哈米勒為例，價(jià)格在500～800萬(wàn)人民幣左右，而普通的數(shù)控設(shè)備只有幾十萬(wàn)，故只有加工高精密產(chǎn)品時(shí)企業(yè)才會(huì)購(gòu)買(mǎi)數(shù)控加工中心，在國(guó)內(nèi)基本在加工航空、航天、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品使用環(huán)境惡劣，要求產(chǎn)品高質(zhì)量高精度時(shí)應(yīng)用較多。因此，本文以西門(mén)子系統(tǒng)為例，探討其應(yīng)用。

西門(mén)子系統(tǒng)；機(jī)床；應(yīng)用

1 國(guó)內(nèi)外加工中心的應(yīng)用

數(shù)控加工中心設(shè)備，它以機(jī)床加工零件精度高、效率快，能夠?qū)崿F(xiàn)多軸同時(shí)聯(lián)動(dòng)，且擁有強(qiáng)大的刀具庫(kù)等方面的優(yōu)勢(shì)逐漸取代了普通數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，特別是高科技的今天，在航空、航天、汽車(chē)等行業(yè)更是占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，國(guó)內(nèi)的數(shù)控加工中心設(shè)備還是以國(guó)外進(jìn)口數(shù)控加工中心為主。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)各大高校和機(jī)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(jī)床廠等國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)為主，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都以西門(mén)子系統(tǒng)和法納克系統(tǒng)為兩大主要數(shù)控系統(tǒng)。西門(mén)子數(shù)控加工中心設(shè)備種類(lèi)很多，從機(jī)床結(jié)構(gòu)上來(lái)分，常見(jiàn)的有立式加工中心、臥式加工中心、五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、搖籃式加工中心等等。

2 常用西門(mén)子數(shù)控加工中心的實(shí)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(shí)價(jià)格昂貴，以6軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心哈米勒為例，價(jià)格在500～800萬(wàn)人民幣左右，而普通的數(shù)控設(shè)備只有幾十萬(wàn)，故只有加工高精密產(chǎn)品時(shí)企業(yè)才會(huì)購(gòu)買(mǎi)數(shù)控加工中心，在國(guó)內(nèi)基本在加工航空、航天、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品使用環(huán)境惡劣，要求產(chǎn)品高質(zhì)量高精度時(shí)應(yīng)用較多。在這里，通過(guò)介紹發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)的加工過(guò)程，來(lái)介紹一下西門(mén)子系統(tǒng)的數(shù)控加工中心的應(yīng)用。

2.1 實(shí)際應(yīng)用舉例

發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)是最近幾年來(lái)，受?chē)?guó)內(nèi)外研究加工的熱門(mén)產(chǎn)品，整體葉盤(pán)是將葉片與葉環(huán)一起加工出來(lái)，取代單獨(dú)加工葉片和葉環(huán)，再將葉片安裝到葉環(huán)上，其以加工時(shí)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(pán)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在加工整體葉盤(pán)時(shí)必須實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，故一般都在在數(shù)控加工中心上進(jìn)行加工。

圖1

如圖1所示，是在德國(guó)生產(chǎn)的西門(mén)子系統(tǒng)數(shù)控加工中心——哈默C42U機(jī)床上加工整體葉盤(pán)，該加工中心是5軸聯(lián)動(dòng)搖籃式加工中心，其工作特點(diǎn)是零件安裝在工作臺(tái)上，能夠?qū)崿F(xiàn)工作臺(tái)與刀具刀軸實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，能夠擺出各種角度，加工出葉根處的葉形，而零件是通過(guò)工作臺(tái)的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)的，該機(jī)床由于工作臺(tái)移動(dòng)的形式像搖籃一樣（可翻轉(zhuǎn)），故稱(chēng)此類(lèi)加工中心為搖籃式加工中心。

2.2 西門(mén)子系統(tǒng)數(shù)控加工中心的使用方法介紹

西門(mén)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(mén)子是G、M代碼。

舉例：G1代表直線運(yùn)動(dòng)，G02、G03代表圓弧運(yùn)動(dòng)，M08代表打開(kāi)切削液而程序的指令就是一種人與機(jī)床的溝通語(yǔ)言，通過(guò)編制數(shù)控程序來(lái)控制機(jī)床的動(dòng)作，以整體葉盤(pán)的加工為例，介紹如何使機(jī)床正確的加工產(chǎn)品。

首先是通過(guò)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(pán)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(zhuān)用的編程軟件。故在建立完三維模型后，還需使用專(zhuān)用編程軟件進(jìn)行編程，也就是編制機(jī)床刀具與工作臺(tái)的相對(duì)移動(dòng)軌跡。程序編好后，還不能直接使用，因?yàn)椴煌臋C(jī)床都有自己的后置處理，還需將編好的數(shù)控程序經(jīng)過(guò)機(jī)床后置處理（后置處理文件是可通過(guò)后置軟件編制，一般都會(huì)提前編制好，可直接使用）。后置好的數(shù)控程序還要經(jīng)過(guò)三維仿真，工程機(jī)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(jī)床實(shí)際加工零件，可以觀察是否發(fā)生機(jī)床碰撞，或是過(guò)切零件等情況，為避免因?yàn)槌绦蚓幹棋e(cuò)誤導(dǎo)致零件報(bào)廢或是機(jī)床損毀等，三維仿真是必不可少的。在仿真無(wú)誤后可通過(guò)U盤(pán)或是網(wǎng)絡(luò)（機(jī)床可實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)）傳輸?shù)綑C(jī)床上，再按照正確的裝夾方式，（也就是零件的裝夾和編程時(shí)擺放的位置一致）將零件裝夾在機(jī)床上，然后進(jìn)行對(duì)刀、找坐標(biāo)系（加工坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系必須一致），一切準(zhǔn)備妥當(dāng)后可開(kāi)始加工。

如下：

創(chuàng)建三維模型→專(zhuān)用軟件編程→機(jī)床后置處理→三維仿真→傳輸程序→零件的裝夾、找正，對(duì)刀、找坐標(biāo)系→啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始加工。

2.3 機(jī)床結(jié)構(gòu)

機(jī)床除了床身部分（實(shí)際加工部分），還有機(jī)床面板，也就是主要操控機(jī)床的界面。機(jī)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(jī)床面板，分為A、B、C、D四個(gè)部分，就像我們使用的電腦一樣，有顯示器部分和鍵盤(pán)部分，另外還比電腦多一個(gè)手柄（不同于鼠標(biāo)），操作者通過(guò)操控鍵盤(pán)和手柄，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，A區(qū)域是顯示器，B、C、D區(qū)域就相當(dāng)于我們的鍵盤(pán)，可以通過(guò)點(diǎn)擊按鍵輸入指令。

舉例：G01 X10 Y100讓刀具直線運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（x10，y100）的位置。

其中，D區(qū)域后兩個(gè)大按鍵，是控制主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給的，左邊的是控制主軸轉(zhuǎn)速，右邊的是控制主軸進(jìn)給，當(dāng)編制的數(shù)控程序中設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速S1000，進(jìn)給F500時(shí)，可通過(guò)這兩個(gè)按鈕改變實(shí)際加工轉(zhuǎn)速與進(jìn)給，當(dāng)你把按鈕打到50%時(shí)，進(jìn)給、轉(zhuǎn)速就是原來(lái)的50%，可控制在0～150%范圍內(nèi)。

機(jī)床本身是通過(guò)液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的，綜上所訴，是西門(mén)子系統(tǒng)加工中心的實(shí)際應(yīng)用。

3 后續(xù)工作內(nèi)容

以上是我對(duì)西門(mén)子數(shù)控加工中心實(shí)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(shí)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(shí)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(guò)實(shí)際加工零件增強(qiáng)該方面知識(shí)。

[1]王磊.西門(mén)子機(jī)床系統(tǒng)的概述.中國(guó)機(jī)械，2015（8）.

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2016-9-27