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在数控卧式镗床上利用U轴进行复合加工作者: 高志强 交大昆机科技股份有限公司机床服务中心前言在卧式加工中心的发展过程中，普通的X、Y、Z轴配合主轴已经很难满足现代加工的要求。
在液压气动、工程机械、石油化工设备、汽车、机车车辆、电力设备等行业中，以桥体、差速器壳体、泵体及阀体类零件为主要加工对象，此类零件由于自身结构特点，常有2英寸以上的锥管螺纹加工；泵体及阀体结合端面常有弧形或异型密封槽，其密封性要求非常高；大量的直径不同的同轴孔系使得此类零件的加工在普通的卧式加工中心上难以实现，需要有B轴、U轴、W轴等轴联动实现复合加工。
为了解决此类零件的加工，机床制造商和刀具制造商都推出了具备U轴的解决方案。
一、具备U轴功能的刀具此类刀具配有CNC控制单元与机床伺服系统连接（有关技术协议需事先与机床制造商讨论），另配有连接轴完成驱动，用以实现U轴与Z轴联动，可以完成锥孔、R面、车螺纹等加工。
选配的探头可进行自动测量、自动加工、提高加工精度。
此方法对于普通卧式加工中心临时追加U轴功能可以满足要求。
但是，在实际使用过程中，具备U轴功能的刀具存在下列不足之处：（1） 刀具的伺服单元及机械结构空间有特殊要求；（2） 自身结构较单薄，不适用于强力切削；（3） 对于孔径差别大的或加工內容有区别的加工，仍需采用多把U轴功能的刀具，由于这是专用刀具，价格昂贵，所以很不经济。
二、具备U轴的卧式加工中心日本新泻铁工（NAGITA）开发生产的BFN系列复合加工中心带来了新的概念，其U轴功能不仅仅解决了上述异型件的加工问题，同时也大大减少了刀具使用数量，提高了刀具集成化。
其主要特点为：（1） U轴单元直接安装于高刚性主轴端部，驱动单元通过主轴内部的齿轮、齿条传动实现，使得U轴刚性大大加强；（2） U轴行程为50mm，最大镗孔直径可达300 mm；（3） 刀柄形式为1/10的短锥、端面双接触刀柄，适用于高精度强力重切削：（4） 采用独特U轴冷却系统，与U轴保持同步旋转，增强刀刃冷却效果；（5） 配有专用编程辅助软件（SNAP3），可简化、优化编程及程序调试；（6） 另配有自动探测、补偿系统作为选择功能（机内非换刀式），自动完成“粗加工 → 孔径自动测量 → U轴自动补偿 → 精加工”全过程。
目录西门子840D数控系统双通道功能在数控磨床上的应用. 2一、系统配置 (2)二、系统设置 (2)三、相关知识 (5)（一）西门子840D系统的组成 (5)（二）系统的连接与调试 (6)（三）调试 (7)（四）开机与启动 (7)（五）数据备份 (8)（六）西门子840D数控系统常用维修方法 (10)西门子840D数控系统双通道功能在数控磨床上的应用某公司新试制一台数控磨床，机床具有有先进的自动上下料功能，其数控轴达11个之多：砂轮主轴；工件主轴；砂轮径向进给轴；砂轮切向位移轴；砂轮上下位移轴；安装角调整轴；冷却喷嘴位移轴；尾架上下位移轴；对刀测头上下位移轴；机械手上下位移轴；机械手转位轴。
鉴于单方式组、单通道普通控制方式下，不能够让同一通道的轴组去同时执行两套不同的零件程序，采用数控系统的双通道控制功能，将有关自动上下料功能的轴单独分离出来，放入另一个通道。
这样，两个通道可以同时分别执行不同的零件程序，使工件加工和上下料等动作，互不干涉的同时执行。
鉴于西门子840D系统能够完成多通道控制的同时还具有以下主要特点：在NC编程上运用用户变量，系统变量，间接编程，算术三角函数，比较或逻辑运算，程序跳转，程序调用，宏调用等，给机床的设计带来了极大的自由度；使用配置工具或利用Windows 技术改变人机界面使操作界面适合于不同的控制任务。
系统选用西门子840D系统。
一、系统配置系统配置二、系统设置1、双通道的设置注意：双通道是选件功能，若需开通此功能，需要和西门子公司相关部门联系。
通道：简单的理解就是两个插补器，双通道意味着系统可以同时执行两个程序，互不影响（当然也可以协调同步运行）。
例如，对于双刀架车床就需要使用双通道。
方式组：方式组中的“方式”指的是操作方式，即JOG，MDA，AUTO等方式，所以方式组就是以操作方式划分的小组。
如果是一个双方式组的系统意味着在这个系统上可以同时出现两种操作方式。
一个系统可以有若干个方式组，每个方式组可以有若干个通道，在一个方式组中的通道必然处于同一种操作方式下。
SINUMERIK 840DSL在大型卧车上的应用作者：周家刚万杰来源：《科学与财富》2019年第28期摘要：本文通过一台卧车的设计调试，介绍了SINUMERIK 840D sl数控系统的配置、部分参数设置。
关键词：SINUMERIK 840Dsl；卧车；数控一、项目简介随着社会经济的发展，能源需求不断增加，能源格局不断优化，清洁能源的需求比例将增加，其中核能发电是其中重要的组成部分。
东汽投入了核能发电的技术研究，并且技术处在全国同行前列，为此，东汽从软件硬件方面进行了布局，专门修建了核电厂房，前期已经投入建立安装了INNSE BERARADI 260镗床，科堡27米龙门铣，大型轮槽铣CX056及350T大高动等为核电生产的设备，但还缺一台加工核电转子的大型卧车，其成为制约CAP1400等核电汽轮机制造的装备瓶颈。
二、项目方案系统构成1、主轴技术方案这个项目为大型卧车，主轴拖动的转子是300吨级的核电转子，需要很大扭矩的电机和传动比很大的变速箱才可满足要求，但是现实中很难实现。
我们与德国SAFOP公司合作，经过他们的测算决定采用双电机拖动，既增加扭矩又可以起到反向消隙的作用，主轴轴承使用静压轴承，进一步减小摩擦，最终用两台1080NM伺服电机拖动转子，满足工作实际情况。
2、数控系统选择SINUMERIK 840D sl 是一款功能强大的数控系统，也是西门子近几年力推的数控系统，能完美胜任各种苛刻的应用需求。
具有模块化、开放、灵活而又统一的结构，为使用者提供了最佳的可视化界面和操作编程体验，及最优的网络集成功能。
本项目采用西门子840D sl 数控系统。
3、数控系统方案配置该卧车运动坐标主要有主轴，X轴，Z轴，主刀板Y1轴，副刀板Y2轴，以及尾座、中心架等，尾座及中心架执行机构采用普通三相异步电动机，逻辑由系统PLC的控制，主轴S，X 轴，Z轴，主刀板Y1轴，副刀板Y2轴采用伺服电机执行，其中主轴是双电机驱动，统一接受数控系统控制。
双MCP和双HHU在西门子840D系统中的应用（图）齐重数控装备股份有限公司为南京某公司生产了一台重型卧式车铣磨加工中心，该机床的特点是适应加工精度要求高的复杂工件，如技术含量高的电机转子及各种长轴，辊子等，具有车削、铣削、磨削等多项功能。
为了满足用户的要求，齐重数控装备股份有限公司选择使用了西门子840D 系统。
每个进给轴都采用全闭环控制，提高了工件的加工精度。
由于机床有两个数控刀架，因此采用了两个OP010C显示器，两个MCP和两个HHU手持单元（数控系统硬件连接见图1）。
车削主轴选用6RA70直流调速装置，铣削主轴和磨削主轴选用6SE70变频调速装置。
调试难度很大，主要有以下几点：（1）双MMC在双通道中的应用调试。
（2）双HHU在双通道的应用及调试。
（3）机床在铣削及磨削加工时，各轴的控制处理。
图1 数控系统硬件连接图由于该机床配有两个数控刀架，多地点操作，故选用了西门子840D系统。
数控系统配置为NCU 572.5、两个OP010C显示器、两个MCP机床操作面板。
为了使两个OP010C 显示单元在调用上能采取同步显示和动作，系统配置了两个通道满足用户的需求。
每个刀架按钮站上有一个显示器（OP010C），并设有一个操作有效按钮来选择刀架控制生效。
每个MMC的总线配置一个地址，总线配置在OPI上。
第一通道控制车铣刀架，该刀架上有三个伺服进给轴，一个车削主轴和一个铣削主轴。
第二通道控制磨刀架，磨刀架上有两个伺服进给轴，一个主轴。
数控系统在第一通道中配置有X轴，Y轴，Z轴、SP1（车削主轴）和SP2（铣削主轴采用变频器控制）。
在第二通道配置有X1，Z1和SP（磨主轴）。
调用了FC119和DB119使HHU有效。
为了使两个HHU相互不干扰，设定第一通道的HHU地址为12。
第二通道的HHU 地址为15。
波特率一个设定18500Hz；一个设定1.5MHz。
通过HHU手持单元上的钥匙开关控制HHU有效，因为系统上电时让一个HHU得电，显示等待激活手轮，同时另一个HHU不上电。
SIEMENS 840D系统在内铣机床改造中的应用天润曲轴有限公司石青辉王洋原泉西门子工厂自动化工程有限公司朱永刚【摘要】介绍SIEMENS 840D系统改造机床的硬件配置、软件编程思路及改造曲轴内铣机床的主要特点和难点。
【关键词】840D系统、曲轴内铣机床、FMNC、PLC1、引言内铣机床是曲轴半精加工的主要设备。
我公司的一台曲轴内铣机床制于1984年，数控系统严重老化，故障率高，维修困难，系统备件价格昂贵并且不易购买。
为保证生产，我们采用SIEMENS 840D数控系统对其进行了改造，它的实施使这台已使用了将近20年的老设备重新焕发了青春。
2、机床结构机床的配置为：直线轴U、V、Z、W和旋转轴C。
其中V和Z轴为关联轴（即V轴安装在Z轴上），U和W轴为关联轴。
用来加工四缸曲轴的连杆颈。
机床带有一台上下料机械手（三轴），根据自动线及机床的状态在需要时进行自动上下料。
四缸曲轴图3、系统硬件构成系统的硬件配置如图所示。
机床840D系统采用NCU572.2,配MMC100.2。
驱动采用SIEMENS 611D驱动，电机采用SIEMENS 1FT6型电机，保留原有系统硬件配置图的HEIDENHAN LS704测量系统。
机械手保留原有的Itramat驱动器、电机及测量系统，以FM-NC控制。
FM-NC通过PROFIBUS总线与840D系统连接，并进行通讯。
通过PLC程序处理，机械手的操作与机床同步，轴的控制在机床操作面板进行。
4、系统软设计系统软件设计包括PLC程序设计和NC程序设计两部分。
4．1 PLC程序设计PLC程序设计采用模块化编程，将机床启动条件、PLC使能信号处理、轴控制、辅助功能、FMNC与840D的通讯处理、报警信息等系统及机床功能编制成不同的模块。
程序结构合理、层次清晰，方便阅读查找。
在编程中主要解决了下面几个难点问题。
4.1.1机床的Z轴和W轴之间没有限位开关，两轴之间防撞只能通过软件实现。
西门子840D数控系统在龙门镗铣床中的应用
一、引言当数控龙门镗铣床的位置环增益（Kv）因各种原因无法提高时，在高速加工、圆弧插补时，会产生一个较大的跟随误差和圆度误差，影响工件的加工精度。
在不增加位置环增益（Kv）的情况下，为减少加工误差,我们使用了西门子跟随误差补偿功能，又称前馈控制，提高机床加工精度。
本文主要讲述速度前馈控制。
二、工作原理西门子系统的跟随误差（Following Error）一般是指位置环的位置编程值和实际值之间的差值，它反映了机床动态跟随精度和静态定位精度。
跟随误差和位置环增益之间关系式如下：
E=V/Kv
式中： E –跟随误差
V –运动速度
Kv –位置环增益
由上式可见，当位置环增益（Kv）确定后，跟随误差与运动速度成正比，即速度越大误差越大。
数控龙门镗铣床由于受机床传动刚性、固有频率等因素的影响，其位置环增益（Kv）无法达到较高值，因此当高速加工时会产生较大的跟随误差，降低机床加工精度。
在不增加位置环增益的情况下，为减小上述误差，西门子提供了跟随误差补偿功能（Fllowing error compensation）,又称前馈控制（Feedforward control），通过该功能可将跟随误差降到接近于零，达到提高位置环增益同样的效果。
西门子前馈控制有两种，一种是扭矩前馈控制，一种是速度前馈控制，大部份是采用速度前馈控制，本文主要阐述速度前馈的调试及优化。
其工作原理如图1:
图1 速度前馈控制
三、跟随误差补偿功能的生效方式：跟随误差补偿的生效方式，可以通过参数$MA_FFW_ACTIV ATION_MODE，设为总是有效或者通过程序指令选择有效，通常选择。
西门子840D数控系统在DH2200数控卧车中的应用1引言：DH2200/80-12是我厂90年代初引进的第一台具有全功能的重型数控卧式车床，主要用于对汽轮机转子零部件进行精加工，为我厂创造了上亿元的产值。
但由于电力电子器件的飞速发展和技术的不断更新，该设备不能适应工厂产品系列化、快速化发展的战略目标。
其具体表现为：原有数控系统880电力电子器件老化严重，故障频繁；且许多主要电器元件现已经淘汰，备件购买困难而且周期长，不易维护；需要专门的编程人员，不能实现资源的共享。
因此，对该卧式车床进行全面的电气改造具有可行性和必要性。
2 SINUMERIK 840D数控系统的组成：SINUMERIK 840D是一种微处理数字控制系统，用于控制带数字驱动的机床。
由数控及驱动单元(NCU),MMC,PLC模块三部分组成。
2.1 NCU（Numerical Control Unit）数字控制部件根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为NCU561.2，NCU571.2 NCU572.2，NCU573.2（12轴），和NCU573.2（32轴）等若干种型号。
NCU单元中集成有SINUMERIK 840D数控CPU和SIMZTIC PLC CPU芯片，包括相应的数控软件和PLC控制软件，并且带有MPI或PROFIBUS接口，RS232接口，手轮及测量接口，和PCMCIA卡插槽。
2.2 MMC(Man Machine Communication)人机通讯人机通讯是数控系统和人进行信息交流的通道。
包括三部分: OP(Operation Panel),MMC,MCP。
2.2.1 OP 操作面板OP(Operation Panel)单元一般包括一个10.4″TFT显示屏和一个NC键盘，因此OP单元和MMC建立起SINUMERIK 840D与操作者之间的交换界面。
建立的条件是SINUMERIK 840D数控系统应用的是MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率187.5K/秒，OP单元为这个总线网络中的一个节点。
高精密数控机床中840D数控系统双向螺距误差补偿的应用【摘要】螺距误差补偿在数控机床的使用中必不可少。
随着数控机床精度的不断提升，高精密、超精密数控机床的出现，对螺距误差补偿方面的要求也越来越严格。
由于机床零件加工、安装和调整等方面的误差，造成机械正反向传动误差的不一致。
在高精密数控机床中，双向运动的不一致性很大程度上制约了机床精度的提升，单向螺距误差补偿已经无法满足机床的精度补偿要求，因此要对机床做双向坐标补偿，以达到坐标正反向运动误差的一致性。
但是现在使用的主流数控系统西门子840D没有提供专门的双向螺距误差补偿功能。
我们通过对西门子840D系统中的下垂补偿功能的分析研究，找到了一种方法，成功的解决了西门子840D进行双向螺距误差补偿的问题。
【关键词】高精密数控机床；840D；双向螺距误差补偿一、西门子840D数控系统的补偿功能西门子840D做为目前主流使用的高端数控系统，其提供了多种补偿功能，供机床精度调整时选用。
但在其功能说明样本和资料中所列的众多补偿功能中，都没有指出该系统具有双向螺距误差补偿功能。
我们通过研究下垂补偿功能发现，下垂补偿功能具有方向性。
换种思路，如果在下垂误差补偿功能中将基准轴和补偿轴定义为同一根轴时，就可能对该轴进行双向丝杠螺距误差补偿，由此提供了一个双向螺距误差补偿的依据。
二、840D下垂补偿功能的原理1、下垂误差产生的原因：由于镗铣头的重量或镗杆自身的重量，造成相关轴的位置相对于移动部件产生倾斜，也就是说，一个轴（基准轴）由于自身的重量造成下垂，相对于另一个轴（补偿轴）的绝对位置产生了变化。
2、840D下垂补偿功能参数的分析：西门子840D数控系统的补偿功能，其补偿数据不是用机床数据描述，而是以参数变量，通过零件程序形式或通用启动文件（_INI文件）形式来表达。
描述如下：（1）$AN_CEC[t，N]：插补点N的补偿值，即基准轴的每个插补点对应于补偿轴的补偿值变量参数。
