西门子SINUMERIK 数控系统

西门子SINUMERIK 数控系统种类较多、功能覆盖面广，以下是三种数控系统的简单说明。

SINUMERIK 840D系统：可最多控制31个进给轴、五轴联动、十个通道、十个方式组，有电子齿轮、摆动、主从控制、断电回退等功能，能联接PCU50/70。

SINUMERIK 810D系统：可最多控制6个进给轴、五轴联动、两个通道、两个方式组，有集成的功率模块，能联接PCU50/70。

SINUMERIK 802D系统：可最多控制5个进给轴、三轴联动、一个通道、一个方式组。

应用举例

由于齿轮加工机床种类较多，下面以齿轮机床改造中常见的磨齿机、滚齿机、弧齿锥齿铣齿机这三种类型为例，简要分析西门子SINUMERIK 数控系统在其改造中的应用。

首先是磨齿机，以NILES ZSTZ25锥面砂轮展成磨齿机为例。

1.原机床的配置

直线轴X、Y、Z、V、U1、U2和旋转轴B、C、SP。其中X、Y、Z为坐标轴，V轴为砂轮修整轴，U1/U2为切向进给轴，SP为砂轮轴，B为螺旋角调整轴，C为工件旋转轴。

2.机床加工原理

原机床有挂轮机构，加工时，X轴电机通过挂轮机构带动工作台及转台同时展成运动，分别磨削齿轮的左、右齿面。齿面在换向加工时，由两个切向进给电机完成其动作。展成法磨削加工渐开线齿轮时, 砂轮相当于直齿条的一个齿, 并且此齿条与被加工齿轮必须能正确啮合。展成加工时，被磨齿轮绕自身轴线旋转同时其轴线在水平平面内移动，即工作台X轴与圆工作台C轴同时按照固定关系带动工件(齿轮)运动，使齿轮的加工齿面与锥面砂轮的锥面接触。主要运动除了展成动作之外，还伴随着工件的分度动作、砂轮的旋转运动、砂轮沿齿轮轴向的往复运动(即冲程动作)。辅助运动包括螺旋角调整(砂轮架倾角)、齿轮轴向位置的调整(工件中心定位)、砂轮修整器的运动、砂轮磨削火花的调整(切向进给)等运动。所有运动结合后，才能加工出渐开线齿轮。同时，针对不同的齿面加工顺序及工艺，应设定好相应的参数再加工（图1、图2）。

对此机床改造，选用西门子SINUMERIK 840D系统，完全可以取消展成和分度挂轮机构。展成动作完全由电子齿轮功能控制X、C轴电机，使二者按照被加工齿轮的工艺参数要求进行运动，分度动作也由系统自动完成。

由于原冲程即Z轴是由液压伺服阀控制的液压回路系统，就运用西门子HLA液压控制模块实现对冲程的动作控制。再运用DRF功能取消了切向进给装置，由系统完成齿面换向加工、适时进退刀等功能。并且首次使用了NEWALL 球栅尺作为冲程的反馈装置。

3.数控系统硬件构成

对此机床作数控改造时，系统的硬件配置包括：西门子SINUMERIK 840D数控、SIMODRIVE 611-D驱动、HLA液压驱动、1FT6交流伺服电机及1PH7主轴电机、SIMATIC STEP7-300 PLC 、OP015、PCU50、MCP、HHU等（图3）。

4.工艺参数界面

基于操作使用方面的要求，开发出相应的操作界面，并且参数界面须直观，界面切换方便简捷。开发的界面主要包括齿轮基本参数、加工设定、砂轮修整、加工状态、切向进给、齿面对正、冲程、机床各轴状态以及与磨齿相关的各种信息。针对改机床所能加工的各种参数齿轮的范围，操作者在主界面输入加工工件的参数包括：齿数、模数、压力角、螺旋角等齿轮的基本参数。在加工工艺界面上可以按照实际需要选择相应的方式，如粗、精磨方式，磨削次数、展成进给量、修整齿数间隔 、休整量、分度速度等参数。同时在加工状态界面操作者可以直观地看到自动磨削时状态参数界面包括：砂轮直径大小