有关８４０Ｄ五轴 联动加工中心的优化分析 张艳微 李杨（中捷机黼限公司） 摘要：五轴联动加工中心是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复 与原结构进行比较，我们可以看出第一阶固有频率提高 杂曲的机床。五轴联动数控机床系统是解决船用螺旋桨、叶轮、重型发电机转 ６．４８％，第二阶段提高６．８７％，以后的各阶固有频率都有不同程度 子、汽轮机转子、叶片、大型柴油机曲轴等；￣０ ｑ－的唯一手段。文章重点针对五 的提高。说明采用双轴承结构对提高系统的刚度，特别是提高低阶段 轴联动／ｊＤＴ中心的优化进行了分析和探讨。 固有频率有明显的作用。 关键词：五轴联动加工中心轴承优化 ３．２自动换刀动作的ＰＬＣ编程设计 ＴＣｌ＜ｚ一１６Ｓ系列机床是瑞士走心式高速精密数控车床，属于电 此次改造使用的是西门子公司的Ｓ７—３００ ＰＬＣ模块。在ＰＬＣ 脑加工中心类型的机床。该五轴联动加工中心增加了可摆动的动力 程序设计中，自动换刀编程是重要的外围动作设计任务。该加工中心 刀具组件，因此机床具有可完成零件侧面、正面、斜向钻孔及铣削等 的刀具交换装置采用可双向旋转的盘式刀库，通过单臂双爪的机械 功能，并具有“Ｘ…Ｙ Ｚ Ｃ、Ｂ”五轴联动控制加工能力。该系列数控车 手用１６个步骤将刀库中的刀具装到主轴上，每个动作我们都用Ｍ 床适合加工要求较为复杂的车、铣复合加工的零件的大批量、多品 代码进行设定。为防止某个动作不到位，在编程过程中加入了到位信 种、高精度的／ＪｎＴ任务ｏ 号互锁。另外，主轴换档、坐标运动、紧急停止、冷却液开关、转台夹 １五轴联动加工中心概述 紧、松开等其它动作的ＰＬＣ编程设计跟一般卧式加工中心的类似， 五轴联动加工中心的刀具排布采用两轴控制排式刀架排布的结 在此不再介绍。 构，结构简单、换刀快捷、可靠性极高。加工中心具有超长行程的Ｚ ３．３光栅的安装 轴，行程可达２３０ｍｍ。因此机床在加工较长零件时，和同类数控车 光栅是数控系统构成全闭环控制的重要检测反馈元件，其安装 床相比，可以明显减少送料次数，提高／Ｊ０Ｔ效率。对于许多长度在 方式的选择必须注意防止切屑、切削液及油液等的溅落影响。光栅在 １８０—２３０ｍｍ的零件，可以一次送料完成零件全长度的加工。五轴联 装配时严禁剧烈震动或敲打，以免造成损环。定尺的安装，将光栅尺 动加工中心配有高速精密同步导套，因此可以完成对钢件、不锈钢件 的Ｍ４螺钉旋入安装面孔内，但不要上紧。用千分表测量定尺平面 的大批量精密加工以实现高品位零件的高速切削。数控加工中心配 与机床导轨运动方向的平行度，并调整Ｍ４螺钉位置，使平行度达到 备三轴钻孔加工功能，可以完成零件轴端的钻孔及攻丝的加工。并且 Ｏ．１ｍｍ门０００ｍｍ以内。在安装定尺时，不能只安装两端，还需要在 针对客户的零件，五轴联动加工中心配备安装有各类钻铣动力刀具、 定尺中部进行支撑。滑尺的安装，其安装方法与定尺相似，调整使滑 或者旋风刀具的摆动动力刀具模块，因此动力刀具可以在０—９０度 尺与定尺平行度在０．１ｍｍ门０００ｍｍ以内，并将滑尺与定尺的间隙 范围内摆动，以完成各种轴件的多方向精密钻、铣加工功能。加工中 控制在１ｍｍ一１．５ｍｍ之间。圆光栅的安装，圆光栅的输出轴通过弹 心的送料部分可以配备自动送料器，接料部分可安装短件接料器及 性联轴器与转台一起旋转。安装时要保证转台的转轴中心线与圆光 长件接料器，以实现一人操作、看护多台机床的“一人多机”加工模 栅输出轴的中心线及弹性联轴器中心线的跳动在Ｏ．１ｍｍ以内。 式，为工厂节省人力资源。还可以配备自动排屑器等多种附加设施并 ３．４机床参数的设置 组成柔性加工生产线，以完成自动化加工。此类加工中心床最适合加 在系统调试初期需要先对轴参数进行设置，而各轴需根据实际 工用于航空、航天、军工、汽车、摩托车、通讯、制冷、光学、家电、微特 情况进行配置，在此以分别代表直线、旋转、主轴的Ｘ、Ｂ、ＳＰ三类典 电子、电子、钟表等行业的各种高精度、多批量、外形复杂的轴类零件 型轴为例，介绍部分轴参数的设置情况。以上轴数据设置好以后，还 的精密复合加工。 要对轴的基本配置参数、回参考点参数、报警监控参数、测量系统参 ２五轴联动加工中心改造方案 数等进行相应的设置，此处就不再详细说明了。 因为ＴＣＫＺ一１６Ｓ系列机床全部属于全进口的设备，故制定了如 ４改造效果 下的总体优化方案：对原有机械部分主轴系统的轴承支撑系统进行 通过上述的优化改造之后，ＴＣＩ＜Ｚ一１６Ｓ加工中心在原有的基础 了动态优化设计，提出了双排轴承的设计方案，并对选用当前我国市 上增加了一些新的功能，比如：刚性攻丝、主轴点动、图形模拟、ＤＮＣ、 场上最为常见的ＳＩＥＭＥＮＳ ８４０Ｄ对原有的ＢＯＳＨ Ｍｉｃｒｏ８数控系 使得操作起来更为便捷和简单。选用了６１１Ｄ伺服系统 统进行替代；原有的可控硅直流调速的系统采用了配套的 手轮驱动等，ＥＭＥＮＳ ８４０Ｄ数控系统，构成了一个全数字式的自动化控制 ＳＩＥＭＥＮＳ ６１１Ｄ数字交流伺服系统进行替代；原有直流的电机选 和ＳＩ用当前流行的ＳＩＥＭＥＮＳ伺服电机与交流主轴进行替代；利用１ＦＴ６ 系统，确保了ＴＣＫＺ一１６Ｓ加工中心的实际控制性能接近了当前国内 的全数字交流伺服电机对刀库旋转进行驱动，从而实现了半闭环控 流的技术。改造之前ＴＣＫＺ一１６Ｓ加工中心设备发生故障次数很频 制：选用德国ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ的ＲＯＮ２８５圆光栅与ＬＢ３８２Ｃ型直线 繁，经常都会停机进行长时间的修理，而且整个维修的费用比较大。经过上述的优化与改造之后，使得大大降低了ＴＣＩ（Ｚ一１６Ｓ加工中心 光栅对所有的轴检测装置进行分别的替换。 的电气故障率，其稳定性有了较为显著的提高。 ３改造中的重点事项 一参考文献： …王鸿博，李海东，王宝平．ＭＣＭ Ｇ１８０ＬＧ加工中心的数控系统改造 采用双排轴承结构后，计算主轴系统的前６阶固有频率如图所 【Ｊ１．机械工程与自动化，２００９（３）：１９２—１９４． 示： 【２ｌ王丽茹．采用西门子８４０Ｄ数控系统改造大型数控卧车【Ｊ】．制造技术 与机床，２００９（７）：１０６—１０８． 兰 曼 曼 原频率（ＨＺ） ６５．９６２ ６６．７５５ ２３２．５８ ２４６．８１ ３８０．５５ ４０５．０９ 【３】于松田，邓卫伟，房纪涛．基于西门子８４０Ｄｉ系统的数控镗铣床改造与 现频率（ＨＺ） ７０．２３９ ７１．３３８ ２４６．３８ ２５７．５８ ４０５．９７ ４２８．８８ 应用【Ｊ】．机械工程与自动化，２００９（５）：１５６—１５７． ３．１主轴系统的轴承支撑改进设计 （上接第３１１页） 由图可知等规度随温度的提高而提高，这也验证了催化剂的活 不是催化剂的质量问题，主要就是调整生产工艺。适当提高Ｄｏｎｏｒ 性和定向性随着温度的提高而提高，ＮＯＶＯＬＥＮ气相工艺中最佳温 用量，应该会好些。但Ｄｏｎｏｒ过多了影响催化剂活性，或者更换其他 度范围７０℃一７５ｏＣ。 外给电子体，如Ｃ—Ｄｏｎｏｒ、Ｄ－Ｄｏｎｏｒ试试。一般来说Ｄ—Ｄｏｎｏｒ能够 此外，聚丙烯催化剂活性随氢气加入量的增加先增加后降低。氢 得到的等规度最高。 气的加入能提高催化剂的活性，从而影响到等规度。 ３结论 ．参考文献： …聚丙烯一原理、工艺与技术，洪定一主编． 【２】聚丙烯生产技术与应用，李正光、黄福堂等主编． ３１２ 从以上分析中可知，聚丙烯等规度的影响因素是多方面的，如果