五軸加工中心的優(yōu)化與840D系統(tǒng)的研究

孫忠雨+++景歡

摘 要：對于高精密設(shè)備來說，五軸加工中心是一個重要設(shè)備之一，它是一個技術(shù)含量非常高、加工范圍廣的設(shè)備，對于一些渦輪葉片，轉(zhuǎn)子零件的加工非常容易，而五軸加工中心的控制系統(tǒng)也非常復(fù)雜，有數(shù)控控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，整個電路的原理圖非常復(fù)雜，而在原有的設(shè)計上怎樣對其優(yōu)化和深入的改造，是新的目標(biāo)，同時它的數(shù)控系統(tǒng)采用西門子840D系統(tǒng)，也是需要了解840D性能特點和模塊系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：改造方案；840D性能特點；模塊系統(tǒng)

1 改造方案

對于國內(nèi)原有五軸加工中心來說，為進(jìn)口設(shè)備，技術(shù)上都是國外，對于加工特殊異形零件的能力非常高，如圖1，要想變成國內(nèi)生產(chǎn)，需要進(jìn)行國產(chǎn)化，需要制定總體優(yōu)化設(shè)計方案。

采用西門子840D作為數(shù)控控制系統(tǒng)，同時采用西門子611D系統(tǒng)替代機(jī)床伺服控制系統(tǒng)，采用全閉環(huán)控制系統(tǒng)，同時系統(tǒng)中的檢查元件采用光柵，在改造上，光柵的安裝要避免機(jī)床加工時候切削與液壓油對光柵的影響，這種改造的優(yōu)點就是611D與840D的使用，會構(gòu)成一個全數(shù)字式的自動化控制系統(tǒng)，控制上能更完美。

2 840D性能特點

西門子840D系統(tǒng)是將CNC和驅(qū)動控制集成在一起的系統(tǒng)，它的性能特點如下：

（1）西門子840D的控制系統(tǒng)采用的為32位處理器，它的好處在于可以實現(xiàn)連續(xù)軌跡的控制以及對機(jī)床的PLC控制。

（2）對于五軸加工中心機(jī)床的配置，采用數(shù)字化和進(jìn)給、主軸同步的操作方式。

（3）在操作控制面板形式上，采用自動、手動、交互式的操作方式，輸入數(shù)據(jù)可以為手動輸入也可以為軟件輸入。

（4）在加工過程中對刀具半徑和長度都采取補(bǔ)償，消除在加工時候不同刀具長度（圖2）對加工零件的影響。

（5）840D系統(tǒng)中具有NC編程和PLC編程系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對高級語言和用戶程序的儲存，同時對機(jī)床整體實現(xiàn)控制。

3 模塊系統(tǒng)

NC模塊：西門子840D系統(tǒng)中的NC模塊（如圖3）是對機(jī)床軌跡控制、數(shù)據(jù)傳輸、輸入等的模塊，是840D系統(tǒng)中最重要、最核心的模塊。

NC模塊中X101為機(jī)床操作面的接口，是操作人與機(jī)器之間的通信接口，X102為840D數(shù)控RS-485接口，X111為PLCS7輸入/輸出接口，這個接口是與PLC連接的通道，X112是840D系統(tǒng)與外部的通信，X121是將控制系統(tǒng)與機(jī)床部件的接口，例如控制進(jìn)給運動，X122為PLC編程PG接口，X130A和X130B是與電動機(jī)的接口，是輸入和輸出擴(kuò)展端口，X172為總接線口，是數(shù)控系統(tǒng)控制的接口。

除了CN模塊接口，840D系統(tǒng)還有電源模塊，是840D系統(tǒng)的動力模塊，還有一個是伺服電動機(jī)模塊，這個是控制機(jī)床電動機(jī)的模塊。

4 結(jié)束語

五軸加工中心的結(jié)構(gòu)與其他機(jī)床不同，它采用兩軸控制刀具系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)和技術(shù)上分析，優(yōu)點在于換刀效率高、可靠性非常強(qiáng)，可加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件；在電氣控制系統(tǒng)上，使數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的完美結(jié)合，將840D系統(tǒng)與電氣控制線路，機(jī)床本體聯(lián)系起來，做到控制、檢查、反饋迅速，加工精度提高的目的，做到一人可以控制多臺機(jī)器的加工方法，為生產(chǎn)效率提高做好基礎(chǔ)保障。

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