西門子SINUMERIK 數控系統

西門子SINUMERIK 數控系統種類較多、功能覆蓋面廣,以下是三種數控系統的簡單說明。

SINUMERIK 840D系統:可最多控制31個進給軸、五軸聯動、十個通道、十個方式組,有電子齒輪、擺動、主從控制、斷電回退等功能,能聯接PCU50/70。

SINUMERIK 810D系統:可最多控制6個進給軸、五軸聯動、兩個通道、兩個方式組,有集成的功率模塊,能聯接PCU50/70。

SINUMERIK 802D系統:可最多控制5個進給軸、三軸聯動、一個通道、一個方式組。

應用舉例

由于齒輪加工機床種類較多,下面以齒輪機床改造中常見的磨齒機、滾齒機、弧齒錐齒銑齒機這三種類型為例,簡要分析西門子SINUMERIK 數控系統在其改造中的應用。

首先是磨齒機,以NILES ZSTZ25錐面砂輪展成磨齒機為例。

1.原機床的配置

直線軸X、Y、Z、V、U1、U2和旋轉軸B、C、SP。其中X、Y、Z為坐標軸,V軸為砂輪修整軸,U1/U2為切向進給軸,SP為砂輪軸,B為螺旋角調整軸,C為工件旋轉軸。

2.機床加工原理

原機床有掛輪機構,加工時,X軸電機通過掛輪機構帶動工作臺及轉臺同時展成運動,分別磨削齒輪的左、右齒面。齒面在換向加工時,由兩個切向進給電機完成其動作。展成法磨削加工漸開線齒輪時, 砂輪相當于直齒條的一個齒, 并且此齒條與被加工齒輪必須能正確嚙合。展成加工時,被磨齒輪繞自身軸線旋轉同時其軸線在水平平面內移動,即工作臺X軸與圓工作臺C軸同時按照固定關系帶動工件(齒輪)運動,使齒輪的加工齒面與錐面砂輪的錐面接觸。主要運動除了展成動作之外,還伴隨著工件的分度動作、砂輪的旋轉運動、砂輪沿齒輪軸向的往復運動(即沖程動作)。輔助運動包括螺旋角調整(砂輪架傾角)、齒輪軸向位置的調整(工件中心定位)、砂輪修整器的運動、砂輪磨削火花的調整(切向進給)等運動。所有運動結合后,才能加工出漸開線齒輪。同時,針對不同的齒面加工順序及工藝,應設定好相應的參數再加工(圖1、圖2)。

 


 

對此機床改造,選用西門子SINUMERIK 840D系統,完全可以取消展成和分度掛輪機構。展成動作完全由電子齒輪功能控制X、C軸電機,使二者按照被加工齒輪的工藝參數要求進行運動,分度動作也由系統自動完成。

由于原沖程即Z軸是由液壓伺服閥控制的液壓回路系統,就運用西門子HLA液壓控制模塊實現對沖程的動作控制。再運用DRF功能取消了切向進給裝置,由系統完成齒面換向加工、適時進退刀等功能。并且首次使用了NEWALL 球柵尺作為沖程的反饋裝置。

3.數控系統硬件構成

對此機床作數控改造時,系統的硬件配置包括:西門子SINUMERIK 840D數控、SIMODRIVE 611-D驅動、HLA液壓驅動、1FT6交流伺服電機及1PH7主軸電機、SIMATIC STEP7-300 PLC 、OP015、PCU50、MCP、HHU等(圖3)。

 

 

4.工藝參數界面

基于操作使用方面的要求,開發出相應的操作界面,并且參數界面須直觀,界面切換方便簡捷。開發的界面主要包括齒輪基本參數、加工設定、砂輪修整、加工狀態、切向進給、齒面對正、沖程、機床各軸狀態以及與磨齒相關的各種信息。針對改機床所能加工的各種參數齒輪的范圍,操作者在主界面輸入加工工件的參數包括:齒數、模數、壓力角、螺旋角等齒輪的基本參數。在加工工藝界面上可以按照實際需要選擇相應的方式,如粗、精磨方式,磨削次數、展成進給量、修整齒數間隔 、休整量、分度速度等參數。同時在加工狀態界面操作者可以直觀地看到自動磨削時狀態參數界面包括:砂輪直徑大小

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