西门子数控系统的优势与运用
2014-12-7 来源：德州联合石油机械有限公司 作者：侯祖刚 李政 曹秀芹
摘要：西门子数控系统功能强大，代表着高端数控设备的制造理念和发展趋势，操作者应通过学习和培训，掌握系统的编程要领，以及在使用过程中应该注意的问题，充分发挥先进设备的性能优势，大幅提高产品质量和加工效率。
关键词 西门子数控 卓越与创新 优势与运用
1、引言
西门子数控系统在国内的市场占有率虽然不多，但精度高，功能强大，代表着高端数控系统的发展趋势。以前，我们对这款数控认识较少，工厂中购进的设备很少采用西门子系统，操作者只是在书本上了解其性能和优势，没有实质性的培训和接触，更谈不上经验积累和人才储备。随着数控机床的快速发展，很多中高端数控车床和加工中心，都配备了西门子840D数控系统，在实际使用中均表现不错，完全可以满足生产需要。操作者经过培训和自身努力，基本掌握了系统的编程与操作，一些高级功能还有待我们去学习和摸索。
2、 性能优势与学习应用
西门子数控系统的最大优势是开放式设计，主要表现在人机界面、PLC和NC三个方面。系统新增多种插补功能，为不同的机床厂家和用户提供更多的技术支持。近年来，中国的机床制造产业取得了长足的进步，对数控系统的开放性提出了更高的要求。840D 系统以工业PC机为硬件平台，融入很多实用的计算机功能， CAD、CAM软件与数控系统完美结合，集产品造型、自动编程、模拟加工于一体；真正做到了智能化控制。另外，西门子还为其合作伙伴预留了数据接口和内存空间，机床制造厂可以根据客户的需求，量身定做特殊的功能和服务，为不同领域的制造企业提供高效实用的工业解决方案，最终实现数控机床的交钥匙工程。
“卓越和创新”一直是西门子公司的核心价值观， 过去，西门子数控系统在国内的市场份额较小，主要原因是其设计思路和电网要求按照欧洲标准，不适应中国用户现有的加工环境。使用过程中经常出现报警和停机现象，现在，西门子公司做了许多改进，将其先进的技术和理念融入中国机床工具业，简化了温度和电压报警，取消了能量反馈，系统抗干扰能力大幅加强，故障明显减少，802D/828D/840D三种有代表性的西门子数控系统，在中国市场上具有很好的发展势头。其中840D属于西门子高档系统，开放式设计，允许机床厂家进行二次开发，针对用户产品加工的特点，增设一些专业功能，有着很好的市场前景。
数控系统性能的高低主要体现在控制器上，驱动和电机没有太大的差别。系统的结构和基本功能是一样的，升级系统主要是更新软件。学习西门子数控应该以编程为主，突出数控坐标系原理和基础编程的格式，西门子系统可谓博大精深，我们使用的只是一些基本功能，核心的东西掌握在系统开发商和机床厂家手中。数控系统发展到今天，经历了5次更新换代，其自身功能已经比较完善，认真研究一下，会发现有很多功能和指令，我们还没有真正的认识和掌握。宏程序作为一种变量编程，类似于计算机的高级语言，给用户提供了二次开发的平台。只要是有规律的特征曲面，加工变量之间能够建立方程式和逻辑推理关系，都可以使用宏程序，相同或类似的一组加工特征，只需做出一个，就可以使用旋转和平移、缩放功能做出另外几个，缩短程序，节省时间，而机床执行宏程序比CAM软件生成的程序更快捷,反应更迅速,数控系统自带的循环功能，平移、比例、旋转、子程序重复调用，刀具半径补偿等一些高级编程功能都有着自己的独到之处，运用好了，可以取得事半功倍的效果。与其他数控系统相比，西门子的宏程序可谓博大精深，很多人对其不熟悉、学习起来不好入门，往往误以为深不可测，渐渐对其失去了兴趣，为此错过了一条很好的编程途径。吴工强调，西门子系统的长处是计算机语句编程，参数设置、变量定义、条件比较和逻辑运算，这些都是宏程序的精髓。不经过专业培训，短时间内很难掌握。相比之下，如果曲面的数学方程过于复杂，此时可借助于编程软件，正确建模后选择合理的刀具路径自动生成加工程序，实践验证，宏程序和自动编程的优缺点正好互补，如果在加工中综合运用这两种方法来编程，则可以起到事半功倍的效果。为此，我们要学习这方面的知识。以此次培训为契机，搜集资料，积累经验，加强现有工艺技术人员和数控专业人员的培训力度。为以后引进高精数控设备做好准备。
3、使用过程中应该注意的问题
数控机床使用过程中应注意的安全问题，随着高速加工的普及应用，数控机床的快进速度已从80年代的4米/分钟提高到到现在的12米/分钟，机床结构也从敞开型向封闭型转变。一旦由于编程和操作失误，操作者往往来不及按下急停按钮，刀具已经与工件或夹具相撞。加工前必须进行程序模拟和仿真加工，数控加工中，需要考虑的因素很多，那个环节出现问题，都会造成严重的后果。为避免出现机床损伤和人身事故，在编程和操作时应注意下面的一些细节。
1）、编程时设定的工件坐标系原点应在工件毛坯以外，至少应在工件表面上。这一点非常重要，从理论上讲，工件坐标系原点可以设在机床和工件的任何地方，只要此点与机床坐标系原点具有正确的位置关系即可。但在实际加工中，如果我们将工件坐标系原点设置在工作台平面上，万一系统加载刀补失效，当出现坐标值为零或接近零的插补指令时，刀具将撞向工作台，很容易造成责任事故。
2）、编程中养成严谨的小数点输入习惯。有些西门子系统，当省略小数点时，则输入值被视为最小设定单位（微米），此时，程序中的坐标值都会缩小一千倍，后果可想而知。所以，编程员在处理程序时，对小数点等一些细节要格外关注。应在编程整数后面，也加上小数点。为了使小数点更加醒目，有必要把孤立的小数点写成“.0”的形式。这样做，对某类系统是多余的，但养成习惯后，就不会因为小数点失误而造成安全事故。
3）、加工中心在调整刀具长度补偿时，应保证其偏置值为负值。此时，万一刀具长度补偿被疏漏，刀具向远离工件的方向移动，直至超程报警。加工中心X、Y轴的基准点在主轴中心线上，是一个固定不变的位置。但是，Z轴的基准点是可以浮动的，如果设置在主轴端面，当指令为零时，主轴将到达坐标系指定的零位置。此时，主轴上的刀具将与工件或工作台相撞，如果 Z轴上的基准点设在所有刀具长度之外。即使不附加别的运动，也不会与工件发生干涉。
4）、正确运用系统内置的模拟和仿真功能，在数控机床操作中，大约2/3的撞车事故发生在首件加工和程序调试阶段。尤其是换刀动作和快速进给时，要做到全神贯注，目不转睛。事故原因有很多，计算错误、指令误写、校对不正确等一些细节都有可能引发事故。必须进行空运行和样件加工，在调试过程中及时发现和纠正错误。试车成功后，方可锁定程序，批量加工。
4、结语
再好的数控系统，也是人来操纵的，所以要提高效率，就要培养高素质的技术人员和操作员工。数控人员一定要养成严谨的职业习惯，严格遵守程序格式和操作规程，提高安全意识，杜绝事故隐患，合理有效的提高机床效率和加工精度。
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