西門子系統加工中心實際應用介紹

朱瑞

（太原理工大學機械工程學院）

西門子系統加工中心實際應用介紹

朱瑞

（太原理工大學機械工程學院）

數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軸聯動數控加工中心哈米勒為例，價格在500～800萬人民幣左右，而普通的數控設備只有幾十萬，故只有加工高精密產品時企業才會購買數控加工中心，在國內基本在加工航空、航天、汽車發動機等產品使用環境惡劣，要求產品高質量高精度時應用較多。因此，本文以西門子系統為例，探討其應用。

西門子系統；機床；應用

1 國內外加工中心的應用

數控加工中心設備，它以機床加工零件精度高、效率快，能夠實現多軸同時聯動，且擁有強大的刀具庫等方面的優勢逐漸取代了普通數控機床的應用，特別是高科技的今天，在航空、航天、汽車等行業更是占據主導地位。目前，國內的數控加工中心設備還是以國外進口數控加工中心為主。當然，國內各大高校和機床廠家也有自主研制的數控加工中心，其中以北航、華中科技大學以及秦川機床廠等國內研究機構為主，無論是國內還是國外都以西門子系統和法納克系統為兩大主要數控系統。西門子數控加工中心設備種類很多，從機床結構上來分，常見的有立式加工中心、臥式加工中心、五軸聯動加工中心、搖籃式加工中心等等。

2 常用西門子數控加工中心的實際應用

數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軸聯動數控加工中心哈米勒為例，價格在500～800萬人民幣左右，而普通的數控設備只有幾十萬，故只有加工高精密產品時企業才會購買數控加工中心，在國內基本在加工航空、航天、汽車發動機等產品使用環境惡劣，要求產品高質量高精度時應用較多。在這里，通過介紹發動機整體葉盤的加工過程，來介紹一下西門子系統的數控加工中心的應用。

2.1 實際應用舉例

發動機整體葉盤是最近幾年來，受國內外研究加工的熱門產品，整體葉盤是將葉片與葉環一起加工出來，取代單獨加工葉片和葉環，再將葉片安裝到葉環上，其以加工時間短、加工質量、精度高而逐漸取代部分葉片、葉環的加工。但是，由于整體葉盤的結構相對復雜，在加工整體葉盤時必須實現多軸聯動，故一般都在在數控加工中心上進行加工。

圖1

如圖1所示，是在德國生產的西門子系統數控加工中心——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，能夠實現工作臺與刀具刀軸實現多軸聯動，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移動的，該機床由于工作臺移動的形式像搖籃一樣（可翻轉），故稱此類加工中心為搖籃式加工中心。

2.2 西門子系統數控加工中心的使用方法介紹

西門子系統與法納克系統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雜結構的零件編程，例如平面、凹槽等，像整體葉盤的葉形、葉片的葉形等形狀結構復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，還需將編好的數控程序經過機床后置處理（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）。后置好的數控程序還要經過三維仿真，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盤或是網絡（機床可實現聯網）傳輸到機床上，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 機床結構

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，可實現機床運轉。其中，A區域是顯示器，B、C、D區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區域后兩個大按鍵，是控制主軸轉速與進給的，左邊的是控制主軸轉速，右邊的是控制主軸進給，當編制的數控程序中設定主軸轉速S1000，進給F500時，可通過這兩個按鈕改變實際加工轉速與進給，當你把按鈕打到50%時，進給、轉速就是原來的50%，可控制在0～150%范圍內。

機床本身是通過液壓系統、氣動系統實現運轉的，綜上所訴，是西門子系統加工中心的實際應用。

3 后續工作內容

以上是我對西門子數控加工中心實際應用的了解，但我知道這只是表面上了解，還需要后期實際加工應用，以及學習研究，才能更深層次的掌握，后續我將在實際應用上多下功夫，學習相關三維建模、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.西門子機床系統的概述.中國機械，2015（8）.

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1004-7344（2016）29-0304-02

2016-9-27