西门子SINUMERIK 840D在五轴加工中的应用

　　大圆弧插补

　　对于铣削薄壁腔体，西门子已经开发出了一种定向插补功能——大圆弧插补（ORIVECT），它使得圆柱形铣刀能够相对于倾斜内壁确定出正确的方向。该插补功能使单一旋转轴的移动和加工轨迹同步，刀具矢量在根据腔体内壁定义的平面内沿正确的方向移动。这避免了常规的轮廓铣产生的圆锥轮廓误差，意味着可以编程较长的线性运动并且不破坏圆锥轮廓。

　　光滑轨迹过渡

　　刀具矢量要沿着平滑表面运动，刀沿会在轮廓铣削轨迹过渡处出现问题。如果它们不能符合加工要求，可以通过平滑轨迹过渡功能避免，从而获得平滑的定向曲线。

　　在CAM系统中，通过点对点编程来描述无规则表面，这些点可以在集成了样条压缩器的控制系统中平滑输出。控制系统在线性转换中提供了B样条和多项式2个选项功能。平滑过程也结合了具体刀具的可编程矢量设置，这就意味着工件表面轮廓速度与刀具中心点相关（TCP），所以在保证很好的表面加工质量的基础上获得更高的轨迹转换速度。

　　三维刀具半径修正

　　这个功能可以在控制系统内部在线计算刀具磨损，使得刀具可以重新修磨后继续使用，而无需修改后置处理器设置。而且控制系统不需要任何关于被加工表面的附加信息来修正轮廓铣削加工，对于面铣，加工表面的法线方向、TCP和刀具方向矢量也是必需的。

　　FRAME概念允许在笛卡尔空间内使用坐标系的移动、旋转、比例和镜像等功能。FRAME与刀具转动相关，这也使得复杂工件编程变得更加灵活。

　　方便的HSC控制

　　SINUMERIK提供了简便的默认设置（HSC设置），用户可以修改它以获得最优化的加工速度、空间精度和表面质量。根据加工类型（粗加工或精加工），它可以有选择地设置压缩器的公差带、切削过渡类型或JERK等级。

　　前馈和JERK限制

　　这个功能可以提前“看到”一定数量（可设定）的程序段，并且计算所有程序段的速度轮廓。通过设定程序段之间平滑、切线过渡，不会丧失速度，速度保持在极限速度。这个方法可以通过设定磨削过渡功能G64X来实现。

　　轮廓误差会导致轮廓的扭曲。因为加工惯性，刀具偏离理想轮廓导致轮廓误差。由于SINUMERIK 840D的前馈功能可以使加工轨迹上的轮廓误差减小为零。

　　如果机床运动带有JERK限制，加速度将不会发生突变，只是线性增加。用这个方法，机床不会突然振动，减少了机械磨损和破坏。

　　负载与加速度相关

　　对于工作台的运动，控制系统可以自动计算出相对于实际运动的工件重量、最优的加速度和JERK。这样，机床性能总能被控制在极限值上，获得最大的生产力。

　　表面质量随时都会受到因加工过程强制或违背规则而产生的轴振动的影响。对于大型机床，机械的影响是不可能完全避免的。校正动作可以通过激活SINUMERIK 840D的振动阻尼（“高级位置控制”，APC）结合驱动SIMODRIVE 611D的Performance2型控制板来实现。

　　在齿轮机床上，电子直接驱动正在日益替代传统的轴和驱动系统。由于材料硬度和材料去除量的不同而产生的不同应力的负载冲击在加工中增加了。他们会影响驱动轴，导致轨迹的偏离。但对于西门子带有“Dynamic Stiffness Control”功能的直接驱动避免了这个问题。在0.06ms的循环时间内，DSC在驱动内部调整相对于理想轨迹的偏离，比传统的过程还要快。因此，刀具可以在最大的进给速度和切削力的情况下，保持理想编程轨迹。

　　SINUMERIK 840D在世界范围内是第一个用特殊算法来补偿几何残留误差的控制系统，可补偿的误差包括：

　　•线性位置偏离；
　　•导轨的垂直度；
　　•轴与轴之间的垂直度。

　　通常情况下，机床只能通过花费大量费用进行机械测量来减小这些误差。

结束语

　　西门子SINUMERIK 840D系统为五轴加工提供了独一无二的性能和功能，尤其对于加工飞机上非常复杂的结构件和发动机部件，为客户带来诸多好处，包括：

•简化编程；
•高柔性，因为同一NC程序可以在不同运动结构的机床上使用；
•通过优化运动控制，缩短的加工时间，在每一个环节节省成本；
•通过通用的补偿功能，提高的空间精度和表面质量。