Система ЧПУ Siemens представляет собой модульную реализацию принципа автоматизированного цифрового управления металлообрабатывающими станками и центрами (ОЦ). Немецкая компания одной из первых освоила массовый выпуск электротехнических изделий и электромоторов, была в первых рядах создания унифицированных и стандартизированных решений. Опыт разработки и производства оборудования в 170 лет сформировал базу для создания собственных станков с ЧПУ и отдельных модулей для выполнения команд. 

Содержание

1. Принципы ЧПУ в станках бренда Siemens
2. Токарные и фрезерные станки с системой ЧПУ Siemens SINUMERIK
3. Обрабатывающие центры для металла с системой ЧПУ Siemens
4. Основные принципы программирования станков и ОЦ ЧПУ Siemens
5. Преимущества систем ЧПУ Siemens для станков и ОЦ

Принципы ЧПУ в станках бренда Siemens

Разработчики пошли путем разделения системы на модули, выделив приводы шаговых двигателей, сервоприводы для главного и вспомогательного движения, преобразователи для настройки станка или ОЦ в процессе подготовки к работе. Благодаря этому подходу удалось создать несколько решений для разных масштабов производства и уровня автоматизации на базе SINUMERIK:

• станок ЧПУ Siemens с управлением в виде manual machine позволяет оператору использовать и цифровые (числовые) методы задания операций, и привычные классические маховички, и графически заданные циклы операций;
• более глубокий уровень автоматизации предполагает выполнение на станке последовательности операций с шаговыми и линейными серводвигателями без смещения шпинделя (по оси С);
• при переходе к формату обрабатывающего центра (ОЦ) появляется возможность провести обработку детали комплексно, меняя инструмент, позицию заготовки и шпинделя, применяя средства цифрового моделирования и визуальной симуляции.

Для программирования и интеграции в единую систему производитель предусмотрел решение в виде Siemens Simotion для установки и работы на ПК, ПЛК и непосредственно на приводе. При этом задействуется аппаратная система сервоприводов для заготовки и узла (трехосевая, пятиосевая) и группа преобразователей цифрового кода (кадров процесса) в непосредственные движения аппаратных частей. Для понимания подхода Siemens к созданию станков и ОЦ с ЧПУ необходимо разобраться в принципах и уровнях автоматизации для отдельных операций и процессов обработки. 

Токарные и фрезерные станки с системой ЧПУ Siemens SINUMERIK

Siemens токарный станок с ЧПУ может быть отнесен к одной из групп (категорий) автоматизации и универсальности. От выбора уровня зависит возможность решения задач определенной сложности, цикличности и повторяемости. 

Станки с системой управления ЧПУ SINUMERIK серии 802 представлены вариантами С, D, S. Обработка производится на основе перемещения инструмента относительно детали по трем осям с пассивно установленным (аналоговым) шпинделем. Выполняется комплекс стандартных операций в режиме одной задачи без смены инструмента и возможности изменить положение шпинделя. Управление сосредоточено на суппорте станка, для дополнительной фиксации может использоваться противошпиндель задней бабки.  

Программы можно загрузить в модуль флэш-памяти для воспроизведения заданий и быстрому возврату к определенным настройкам станка. Оператору доступны графические векторные модули для простого программирования с указанием начальной позиции, движения по координатам и финишной позиции. Задача может быть представлена несколькими последовательными кадрами программирования из нескольких операций. 

Модуль ЧПУ и панель оператора разделены, процесс запуска прост и интуитивно понятен. Решения из серии ЧПУ Siemens SINUMERIK подходят для производств с относительно простыми операциями на компактных станках.

Фрезерный станок ЧПУ Siemens благодаря применению тех же принципов программирования и управления столь же прост в работе. При установке модулей, приводов и преобразователей применяется сходная с токарным станком методика позиционирования и выполнения операций. По классификации это те же серии Siemens SINUMERIK 802 с поправкой на движения инструмента – прямой, конусной или сложной фрезы. При использовании модификации ЧПУ 802 d возможна обработка заготовок на фрезерных, токарных, высечных, шлифовальных станках.

Обрабатывающие центры для металла с системой ЧПУ Siemens

Принцип обрабатывающего центра на базе ЧПУ Siemens реализуется в двух основных вариантах:

• профильный токарный или фрезерный станок с ЧПУ (прочие варианты) с увеличенным количеством осей (5 и более) и координатных точек, позволяющий перемещать шпиндель, изменять с помощью приводов положение поворотного или наклонно-поворотного стола в дополнение к движениям суппорта с инструментом;
• многофункциональный станок с револьверным шпинделем (патроном) или инструментальной колонной, позволяющий выполнять операции со сменой инструмента;
• многофункциональный станок или ОЦ в виде автоматизированной линии с приводами перемещения заготовки, сменой инструмента, позиционирования стола, портальными осями.

Пример многофункционального станка Siemens с ЧПУ для металлообработки – серия SINUMERIK 828 D. Этот тип станочного оборудования позволяет провести токарную, фрезерную, высечную обработку заготовки, не перенося ее с одной единицы оборудования на другую. В серии предусмотрено программирование с заданием последовательности операций, кадров и задач непосредственно на станке. По точности обработки ограничений нет, все зависит только от параметров станка и инструмента.

Важно! – на этом уровне автоматизации становится доступно внедрение SINUMERIK как единой системы управления производством. При этом есть возможность применить более адаптированное к реалиям российской промышленности решение в виде системы управления производством (производственными зонами) DPA отечественной разработки.

Максимальный уровень универсальности достигается при совмещении многофункциональной аппаратной базы и системы ЧПУ SINUMERIK 840D. Это полноценный металлообрабатывающий центр, на котором можно выполнить все операции обработки со сменой инструмента, позиции, последовательности и заданием точности в пределах допусков. При этом появляется возможность загрузки данных с помощью привычного оператору G-программирования кодами или ввода параметров с векторной графикой и сообщениями об ошибках. Программа Siemens ЧПУ для ОЦ серии 840 – это описание всей обработки детали с циклами последовательных и параллельных операций и доведением до конечной фазы тонкой доводки, если это предусмотрено технологическим процессом.

Основные принципы программирования станков и ОЦ ЧПУ Siemens

Программирование станков с ЧПУ Siemens представляет собой либо загрузку привычного большинству операторов G-кода, либо (для ОЦ) ввод данных обработки с параметрами и допусками в программе Shop Turn. В большинстве случаев для серийного выпуска деталей удобнее написать несколько программ, для загрузки которых и последующего контроля процесса можно использовать функционал системы управления (платформы) DPA.

При программировании учитываются типовые циклы обработки от фрезерования и вытачивания до сверления, долбления, высечки, доводки. Для каждой операции или кадра программы обработки задается набор G-кодов с цифровыми индексами. В процессе формирования задания система может выдавать сообщения об ошибках и справочную информацию.

Преимущества систем ЧПУ Siemens для станков и ОЦ

Помимо уже привычных преимуществ, свойственных всем системам ЧПУ, комплексы SINUMERIK ЧПУ Siemens для станков обладают рядом полезных особенностей:

• возможность выбора уровня автоматизации в зависимости от сложности станка и процесса (от серии 802 до 840);
• унификация решений выражается в возможности применить единые принципы программирования и формирования задания независимо от типа станка – фрезерного, токарного, сверлильного, высечного, шлифовального;
• доступность функций высокого порядка – управление портальными осями, выборкой знакопеременных люфтов, наклонными поверхностями;
• упрощенный переход между инструментами и возможность выполнения токарных операций на фрезерах.

В ПО имеется опция обращения к справочной системе и всплывающей подсказке. Интерфейс в сериях 828 - 840 унифицирован для решения задач повышенной сложности. Системы ЧПУ Siemens позволяют работать на станках в условиях штучного производства и выпускать серийные партии детали с высокой точностью и повторяемостью.