西门子840Dsl数控系统在设备维修中的应用实例探究

赵磊

摘 要：近年来西门子公司全新开发了一代高档数控系统——西门子840Dsl。该系统具有模块化、开放性、灵活性和统一性的结构特点。本文主要从该系统的特点出发介绍西门子840Dsl数控系统在设备维修中的应用。

关键词：西门子840Dsl；数控系统；设备维修

企业为了适应当前日益激烈的竞争环境研发出了许多能应求市场变化的高技术产品。作为西门子公司全新开发的一代高档数控系统——西门子840Dsl有着良好的模块化、开放性、灵活性和统一性的结构特点。它具有最优可视化界面、最佳操作编成体验和最优网络集成的功能，这些特点和功能保障该数控系统适用于所有工艺功能的系统平台，本文主要从该系统的特点出发介绍西门子840Dsl数控系统在设备维修中的应用。

1 西门子840Dsl数控系统的介绍

西門子840Dsl数控系统是通过SIMATIC S7-300 自动化系统在集成结构紧密、高功率密度的SINAMICS S120 驱动系统中实现的一种用于中高档性能的整套数字系统。该系统广泛用于某些加工工艺，刀具和模具的制造，木材和玻璃的加工，传送线和回转机等场所，例如：车削、钻削等。该系统设计具有以下的优点：

1.1 设计紧凑到位 西门子840Dsl数控系统的所有的驱动在封闭环境下进行控制，它将驱动控制和通讯模板紧密地集中于NCU单元中，使组件之间的距离可达到100m，这样的设计方式大幅度地降低了设备的布线成本。

1.2 高开放性和高灵活性 西门子840Dsl数控系统的硬件和软件在CNC和操作方面具有可伸缩性。西门子840Dsl数控系统具有不同类型的NCU。NCU710.2最多拥有6个轴，若使用NCU720.2则可以使轴的数量增加至31根，以此来提升驱动的动力。此种设计可适用于从简单的定位到复杂的多轴系统工作。具有高开放性的HMI和NCK能满足不同类型的个性化需求，而强大的PLC/PLC通讯功能和以太网为基础进行操作的分布式现场设备和I/O设备能连接到NCU中。CNC的高开放性能将多种创新机器的运动方法灵活快速地实现。

1.3 较好的动态性能和加工精度 西门子840Dsl数控系统由于动态伺服控制是在封闭环境位置的控制技术，这样可以保障机器获得最佳的动态性能。在表面加工方面更是体现了其具有优势的运行方法，提高了表面加工的质量，同样是刀具和模具制造的理想设备。在用电方面，为了有效地防止母线电压的波动，840Dsl数控系统采用了调节型电源模块。

1.4 简单易懂的编程和简便的操作 西门子840Dsl数控系统主要支持DIN和ISO两种编程语言，同样也支持ShopMill或ShopTurn工作步骤编程，主要用于像数控程序管理这方面的车间数控和MCIS等产品。并且一台NCU/PCU上可以连接4个、距离可达100m的分布式操作面板，方便易于操作。

1.5 安全性能高 SINUMERIK Safety Integrated是一种被认证过的集成式安全功能，它已运用于西门子840Dsl数控系统。在基于简单操作的基础上，很大程度上保护了操作人员的安全性和机器的安全性。提空除了在NCU和PCU上能形成防火墙功能外，还能制造商循环加密，将数控系统与其他网络相隔离，使其处于一个较为安全的环境中。

2 西门子840Dsl数控系统在设备维修中的应用

基于以上西门子840Dsl数控系统的特点和优越性，该系统广泛的应用于设备的维修中。

2.1 西门子840Dsl数控系统伺服跟踪功能在维修中的应用[1] 在生产中为了使产出的产品达到较高的合格率就必须保证良好的机床静态和动态精确度。相对于静态精度检查简易性的特点，机床的动态精度则需要借助于专业的仪器和分析软件用于检测，西门子的伺服跟踪功能就可以达到仪器检测的功能，它不但可以检测机床的动态精度还能完成对每个轴电流负载变化的监控，用此系统能够快速方便地查看系统内部操控的逻辑关系，找出机床中存在的相关问题。

在操作中首先选择出需要检测的轴号和实际需要测量的物理量，例如轴转动的实际速度和位置等。利用西门子840Dsl数控系统的伺服跟踪功能找出其不同于其他地方的变法，对存在问题的地方加以调整，达到检修的目的。例如：在加工某个工件时使用的是五轴卧式铣床，发现在加工接刀位置的Y向右轻微的过切现象，但是利用专业软件对其仿真加工时却没有出现此类现象。因此采用西门子840Dsl数控系统的伺服跟踪功能对Y轴运动时的电流进行测试，测试中发现，当向上运动时，电流出现在3.4～8.2安培之间，但当Y轴向下运动时电流却显示在0.6～3.2安培附近。因此针对工件过切的地方对Y轴的平衡压力进行了调整，发现工件的表面得到了明显的改善。

西门子840Dsl数控系统的伺服跟踪功能不但可以应用在机床的调试上，也能用于数控设备维修的调试中。在今后的生产中，如果对此功能能熟练地应用，不仅可以降低设备的维护成本，较大程度上提升机器的维修率，还能预防机器的维修，提高产率。

2.2 雷尼绍测头系统在西门子840Dsl数控系统中的设备检测应用[2] 随着科学技术的发展，数控机床的在线检测技术也得到了较高的发展。基于西门子840Dsl数控系统而添加雷尼绍测头系统采用分析、计算加工工件的位置、尺寸等在线检测数据等方法，对其加工状态进行实时监控和自动的补偿，提高了数控机床的加工效率和加工质量。

以西门子840Dsl系统B+W卧式为中心，利用雷尼绍OMP60测头系统的车间6DM体线MBOP10工序设备能改正气缸体毛坯定位的误差，从而提高加工质量。利用雷尼绍OMP60侧头系统能改变由气缸毛坯定位面偏差大引起的加工定位不准确，部分气缸体毛坯无法加工浪费材料的现象。为得到气缸毛坯的中心实际位置，测试者在加工前测量了气缸毛坯的2、5缸的缸孔位置。通过数据自动补偿后的加工程序粗加工缸孔后，夹具松开。在夹具夹紧工件后系统再次测量加工后的2、5缸的缸孔位置，然后再次使用补偿过后的程序进行精加工。通过此类的改进和维修，完全解决了因气缸体毛坯定位面偏差大所造成的浪费材料的现象，较大程度提高了产品的生产率和设备的利用率。

采用线性测量方法的西门子840Dsl系统和雷尼绍系统能在机床数控加工过程中使操作者及时发现相关问题。该应用充分地体现了机床数控系统的能力，及时检测系统反馈的信息并达到修正系统误差的效果，更加保证了产品质量的提升。

参考文献：

[1]罗兴华.西门子840D数控系统伺服跟踪功能在维修中的应用[J].制造技术与机床，2014（08）：139-142.

[2]范芳洪.雷尼绍测头系统在西门子840D数控系统上的应用[J].科技广场，2015（03）：96-98.