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西门子控制系统在常州钻铣中心上的应用

【编者按】数控机床是指采用数字控制技术对机床加工过程进行自动控制的一类机床,它的诞生使得零件加工的精度和生产效率产生了一次飞跃;而西门子提供的全套的运动控制系统解决方案中,数控机床系统的CPU计算精度达到同行业产品的1000倍,加工效率提高25%。


电子产品的流行及普及不仅带来了价格的急剧下跌,也让电子代工工厂的利润率跟着“跳楼”,所以工厂希望通过提高对设备的加工效率来获取利润,但效率的提高,加工精度又很难保证,一味的追求效率,无法保证精度而丢失订单并不新鲜。常州有家企业曾经因为USB端口加工上有道难以抚平的痕迹,而错失了富士康200多台钻铣中心的订单。这道痕也深深印在了企业的心中。

这家公司就是常州克迈特数控科技有限公司(如下简称:常州克迈特),是一家专业的数控机床制造商,制造出效率更高、精度更强、稳定性更好的机床产品是常州克迈特永恒的追求。2010年5月第一代钻攻中心MT52得到用户青睐,开始在常州工厂批量生产,2012年6月,常州研发中心推出改进版高速钻攻中心MT52A,是MT52机床的又一次技术革新,客户对加工的精度和效率有了更高的要求,为此,西门子为客户提供了全套的运动控制系统,包括:数控系统Sinumerik 828D、驱动器Sinamics S120和电机Simotics 1PH8/1FK7,满足客户需求。截至到2013年机床产量已经达到400多台/年,现在知名电子设备代工厂富士康也是常州克迈特的客户之一。也许我们手上苹果笔记本就是西门子运动控制系统就是经过MT52A “手艺”精雕细琢后的作品。

电子行业的加工要求精细,但代工利润极低,因此对钻铣中心的加工精度、主轴起停时间、换刀时间都有严格要求。西门子的工程师深知自己的产品无论是加工效率还是稳定性都全面优于同行的日系产品,所以在2012年11月与常州克迈特首次接触后,西门子自信的提出先供样机给常州克迈特试用。双方工程师经过半年左右的时间确定配置参数等信息,在2013年5月西门子将样机提供给常州克迈特。经过测试,采用西门子产品的钻铣中心换刀时间加快20%,整体加工效率提高25%,加工精度,复杂曲面的加工效果都有了显著提升,用实际的加工效果征服了客户。

整个机床的性能主要取决于伺服系统,西门子的Sinumerik 828D是全球标准的中高档数控系统,集CNC、PLC、操作界面以及轴控制功能于一体,能够在连续加工的情况下保持最大的加工精度及性能。其基于80位浮点数的纳米计算精度充分保证了控制的精确性,计算精度可以达0.001nm,是部分同行业产品的1000倍;更具有同行业产品2倍的加速度,使得转角加工时速度可以迅速变化,曲面的加工效果更加圆滑;独有的精优曲面加工方式,对编程的优化,改变对曲面加工的处理方式,提高加工效果,这也是为什么用西门子的控制系统加工的U盘口能更加平滑;电子行业的加工难免有很多微小粉尘,不仅影响设备的使用寿命,也增加了设备的维护量。而Sinumerik 828D没有硬盘、电池和风扇,能够做到真正的免维护,智能化的系统,使得驱动优化更加简单,几乎能做到一键优化;另外,基于先进NV-RAM技术,使得机床即使停机时间较长内部存储的数据也不会丢失。

为了尽量减少停机次数和时间,Sinumerik 828D还提供更多人性化的功能,再更多细节上帮助客户提高生产效率。如刀具管理功能和刀具寿命监控让用户使用起来更加方便,能及时得知刀具是否需要更换,避免因刀具损坏而影响加工效率;人性化的短信通知功能可以随时随地掌握机床的加工状态;在提供优质的硬件产品外,西门子还承诺在最终用户验收签字后,提供长达24个月的保修,确保产品的正常运行,保障客户的利益。

常州克迈特作为专业的数控机床制造商,尤其注重产品品牌的建立,在设计MT52A钻铣中心时,常州克迈特希望能做出自己独有的机床系统,通过系统设置自定义画面,在机床维护和报警时呈现给用户,提升用户体验。而Sinumerik 828D开放性的Easy Extend功能正好可以满足这一需求,这也是其他产品不能做到的。

除了精密的计算控制系统,西门子还为机床的稳定提供了双重保证。Sinamics S120的电压波动能够控制范围在±15%,同时具有4倍过载能力,即使在电压不稳或不对称的情况下,也能维持稳定工作;驱动器采用380V供电,不需要变压器,相比220V的驱动系统既节约变压器的成本又能节省15%的电能;此外Sinamics S120还具有优良的扩展性,可以扩展到5根轴,满足更多样的加工需求。

性能优越的Sinumerik 828D与Sinamics S120等于是机床的大脑,但要实现精细的加工效果除了大脑的精确运算,还需要精细的执行机构。当加工主轴高速运转时,会有强烈的震动,严重影响加工精度,而西门子提供的Simotics 1PH8/1FK7电机的编码器加了减震安装,保障主轴高速运转下的稳定工作,提高加工精度。另外,电机具有三倍的过载能力,加工范围更广,同时起停时间短,大大提高了加工效率。

俗话说“没有金刚钻,别揽瓷器活”,其实光有金刚钻没有好的手艺也是不够的。西门子的运动控制系统只是为客户提供了高品质的“金刚钻”,如果没有一个经验丰富的“老师傅”,再好的产品也不能发挥它真正的潜能。

西门子在设备调试的初期,困扰常州克迈特的那道“痕迹”久久不能抚平。为此,西门子调集了西门子德国公司和中国应用中心(APC)的一名工程师,他是一位具有35年加工经验的德国工程师,在调试现场,他仔细观看工件加工过程,凭借长久的行业经验,最后通过一个参数的调节,就帮客户抚平了那道“痕迹”。从此,每一个从MT52A设备中流出的元件就像玉石般平滑。极致的加工精度为常州克迈特重新赢回了失去的订单。现在,装有西门子系统的机床已经接到超过330多万的订单,不仅仅在电子行业,汽车医疗等行业都有常州克迈特和西门子产品的身影。MT52A在常州克迈特和西门子眼中已经是过去,更高效率、更高精度、更强稳定性是他们不断的追求。如今,西门子的工程师还会每周去克迈特待上两三天,与研发人员一起研发新机型,安装调试,协助用户培训,一同为常州克迈特创造美好的明天。


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