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西門子SINUMERIK 840D系統為五軸加工提供了獨一無二的性能和功能，尤其對于加工飛機上非常復雜的結構件和發動機部件，為客戶帶來諸多好處。

在航空工業領域，關鍵的零件生產都需要對材料進行大面積的加工去除。就飛機結構件的五軸加工來說，大約90%的材料要通過加工，材料去除率非常高，只能通過高效、高速、高精度機床來完成。

通過銑削完成的高質量發動機部件，例如葉盤的數量日益增加。相比加工性能，好的尺寸精度和表面質量更為重要。

通過五軸銑削可以獲得非常高的加工效率，是很先進的金屬切削方法。  

在五軸加工中心上使用的系統必須綜合具有特殊編程、運動控制和補償等功能，另外還要有高性能的硬件。這些功能能夠簡化用戶加工過程，在整個加工過程中有效地指導用戶進行操作，并且在在特殊的加工任務中可以優化運動控制。考慮到機床速度和加速度對加工表面的影響，我們可以通過特殊控制和驅動功能來提高速度和加速度值。

五軸加工功能

事實上，通過數控系統來控制五軸機床的運動是非常必要的。盡管在一些案例中，需要旋轉工作臺，而在另外一些案例中，工作臺。但這些基本原理的差異對于SINUMERIK 840D完全不是問題，這要歸功于它集成的五軸轉換功能（TRAORI）。這意味著相對于機床坐標系下的編程來說，在工件坐標系下編程成為可能，甚至非常復雜的工件可以在不同運動特性的機床上加工制造，不需要特殊的后置處理器。必須的補償已經在控制系統內部計算，這確保機床可以在給定的進給速度下運行，機床的機械結構是唯一的影響因素。

另外，只有具有這個五軸轉換功能，刀具在折斷或出現問題時，才可以安全退回。

五軸加工中心的校準

通常情況下，一臺五軸機床的校準需要花費很多時間和金錢。SINUMERIK 840D集成了一個新的測量功能，這個功能只需要按下按鈕，不需要附加任何設備或軟件。這個新的測量循環——CYCLE996對于第一次測量和重新校準機床運動特性都非常適合。

SINUMERIK的測量循環已經在實踐中經過測試，結果證明非常可靠。它可以幫助修正在大體積零件裝夾時出現的很小的誤差，可以幫助在加工過程中控制刀具和零件在正確位置，保持整個加工過程的恒定控制。

另外，它可以很容易地使用測量循環和frame功能來補償零件裝卡時的誤差。這是通過在機床坐標系內測量3個測量點計算工件位置完成的。通過此功能，控制系統計算與理想位置的偏差能很快很容易地通過frame功能的坐標轉換來補償，可通過適當的坐標系移動和旋轉來實現。

大圓弧插補

對于銑削薄壁腔體，西門子已經開發出了一種定向插補功能——大圓弧插補（ORIVECT），它使得圓柱形銑刀能夠相對于傾斜內壁確定出正確的方向。該插補功能使單一旋轉軸的移動和加工軌跡同步，刀具矢量在根據腔體內壁定義的平面內沿正確的方向移動。這避免了常規的輪廓銑產生的圓錐輪廓誤差，意味著可以編程較長的線性運動并且不破壞圓錐輪廓。

光滑軌跡過渡

刀具矢量要沿著平滑表面運動，刀沿會在輪廓銑削軌跡過渡處出現問題。如果它們不能符合加工要求，可以通過平滑軌跡過渡功能避免，從而獲得平滑的定向曲線。

在CAM系統中，通過點對點編程來描述無規則表面，這些點可以在集成了樣條壓縮器的控制系統中平滑輸出。控制系統在線性轉換中提供了B樣條和多項式2個選項功能。平滑過程也結合了具體刀具的可編程矢量設置，這就意味著工件表面輪廓速度與刀具中心點相關（TCP），所以在保證很好的表面加工質量的基礎上獲得更高的軌跡轉換速度。

三維刀具半徑修正

這個功能可以在控制系統內部在線計算刀具磨損，使得刀具可以重新修磨后繼續使用，而無需修改后置處理器設置。而且控制系統不需要任何關于被加工表面的附加信息來修正輪廓銑削加工，對于面銑，加工表面的法線方向、TCP和刀具方向矢量也是必需的。

frame概念允許在笛卡爾空間內使用坐標系的移動、旋轉、比例和鏡像等功能。frame與刀具轉動相關，這也使得復雜工件編程變得更加靈活。

方便的HSC控制

SINUMERIK提供了簡便的默認設置（HSC設置），用戶可以修改它以獲得最優化的加工速度、空間精度和表面質量。根據加工類型（粗加工或精加工），它可以有選擇地設置壓縮器的公差帶、切削過渡類型或JERK等級。

前饋和JERK限制

這個功能可以提前“看到”一定數量（可設定）的程序段，并且計算所有程序段的速度輪廓。通過設定程序段之間平滑、切線過渡，不會喪失速度，速度保持在極限速度。這個方法可以通過設定磨削過渡功能G64X來實現。

輪廓誤差會導致輪廓的扭曲。因為加工慣性，刀具偏離理想輪廓導致輪廓誤差。由于SINUMERIK 840D的前饋功能可以使加工軌跡上的輪廓誤差減小為零。

如果機床運動帶有JERK限制，加速度將不會發生突變，只是線性增加。用這個方法，機床不會突然振動，減少了機械磨損和破壞。

負載與加速度相關

對于工作臺的運動，控制系統可以自動計算出相對于實際運動的工件重量、最優的加速度和JERK。這樣，機床性能總能被控制在極限值上，獲得最大的生產力。

表面質量隨時都會受到因加工過程強制或違背規則而產生的軸振動的影響。對于大型機床，機械的影響是不可能完全避免的。校正動作可以通過激活SINUMERIK 840D的振動阻尼（“高級位置控制”，APC）結合驅動SIMODRIVE 611D的Performance2型控制板來實現。

在齒輪機床上，電子直接驅動正在日益替代傳統的軸和驅動系統。由于材料硬度和材料去除量的不同而產生的不同應力的負載沖擊在加工中增加了。他們會影響驅動軸，導致軌跡的偏離。但對于西門子帶有“Dynamic Stiffness Control”功能的直接驅動避免了這個問題。在0.06ms的循環時間內，DSC在驅動內部調整相對于理想軌跡的偏離，比傳統的過程還要快。因此，刀具可以在最大的進給速度和切削力的情況下，保持理想編程軌跡。

SINUMERIK 840D在世界范圍內是第一個用特殊算法來補償幾何殘留誤差的控制系統，可補償的誤差包括：

?線性位置偏離；
?導軌的垂直度；
?軸與軸之間的垂直度。

通常情況下，機床只能通過花費大量費用進行機械測量來減小這些誤差。

結束語

西門子SINUMERIK 840D系統為五軸加工提供了獨一無二的性能和功能，尤其對于加工飛機上非常復雜的結構件和發動機部件，為客戶帶來諸多好處，包括：

?簡化編程；
?高柔性，因為同一NC程序可以在不同運動結構的機床上使用；
?通過優化運動控制，縮短的加工時間，在每一個環節節省成本；
?通過通用的補償功能，提高的空間精度和表面質量。