五轴加工中心的优化与840D系统的研究

摘 要：对于高精密设备来说，五轴加工中心是一个重要设备之一，它是一个技术含量非常高、加工范围广的设备，对于一些涡轮叶片，转子零件的加工非常容易，而五轴加工中心的控制系统也非常复杂，有数控控制系统和电气系统，整个电路的原理图非常复杂，而在原有的设计上怎样对其优化和深入的改造，是新的目标，同时它的数控系统采用西门子840D系统，也是需要了解840D性能特点和模块系统。

关键词：改造方案；840D性能特点；模块系统

1 改造方案

对于国内原有五轴加工中心来说，为进口设备，技术上都是国外，对于加工特殊异形零件的能力非常高，如图1，要想变成国内生产，需要进行国产化，需要制定总体优化设计方案。

采用西门子840D作为数控控制系统，同时采用西门子611D系统替代机床伺服控制系统，采用全闭环控制系统，同时系统中的检查元件采用光栅，在改造上，光栅的安装要避免机床加工时候切削与液压油对光栅的影响，这种改造的优点就是611D与840D的使用，会构成一个全数字式的自动化控制系统，控制上能更完美。

2 840D性能特点

西门子840D系统是将CNC和驱动控制集成在一起的系统，它的性能特点如下：

（1）西门子840D的控制系统采用的为32位处理器，它的好处在于可以实现连续轨迹的控制以及对机床的PLC控制。

（2）对于五轴加工中心机床的配置，采用数字化和进给、主轴同步的操作方式。

（3）在操作控制面板形式上，采用自动、手动、交互式的操作方式，输入数据可以为手动输入也可以为软件输入。

（4）在加工过程中对刀具半径和长度都采取补偿，消除在加工时候不同刀具长度（图2）对加工零件的影响。

（5）840D系统中具有NC编程和PLC编程系统，可以实现对高级语言和用户程序的储存，同时对机床整体实现控制。

3 模块系统

NC模块：西门子840D系统中的NC模块（如图3）是对机床轨迹控制、数据传输、输入等的模块，是840D系统中最重要、最核心的模块。

NC模块中X101为机床操作面的接口，是操作人与机器之间的通信接口，X102为840D数控RS-485接口，X111为PLCS7输入/输出接口，这个接口是与PLC连接的通道，X112是840D系统与外部的通信，X121是将控制系统与机床部件的接口，例如控制进给运动，X122为PLC编程PG接口，X130A和X130B是与电动机的接口，是输入和输出扩展端口，X172为总接线口，是数控系统控制的接口。

除了CN模块接口，840D系统还有电源模块，是840D系统的动力模块，还有一个是伺服电动机模块，这个是控制机床电动机的模块。

4 结束语

五轴加工中心的结构与其他机床不同，它采用两轴控制刀具系统，从结构和技术上分析，优点在于换刀效率高、可靠性非常强，可加工结构复杂工件；在电气控制系统上，使数控系统与机床的完美结合，将840D系统与电气控制线路，机床本体联系起来，做到控制、检查、反馈迅速，加工精度提高的目的，做到一人可以控制多台机器的加工方法，为生产效率提高做好基础保障。

参考文献

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