这是一篇带有教学色彩的习作，文章对数控编程的方式和步骤进行了简明的阐述，并针对一个典型零件的数控车削加工给出了一套程序。程序是以西门子802s数控系统为例编写的。
数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。数控车床是目前使用广泛的数控机床之一。本文就数控车床零件加工中的程序编制问题进行探讨。
一、编程方法
数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。但对于几何形状复杂的零件（尤其是空间曲面组成的零件），以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，由于编程时计算数值的工作相当繁琐，工作量大，容易出错，程序校验也较困难，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。所谓自动编程即程序编制工作的大部分或全部有计算机完成，可以有效解决复杂零件的加工问题，也是数控编程未来的发展趋势。同时，也要看到手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心经验都来源于手工编程，二者相辅相成。
二、编程步骤
拿到一张零件图纸后，首先应对零件图纸分析，确定加工工艺过程，也即确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等），加工路线（如进给路线、对刀点、换刀点等）及工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削速度和切削深度等）。其次应进行数值计算。绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮廓相邻几何元素的交点（或切点）的坐标值，得出各几何元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。后，根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单，并输入cnc装置的存储器中。
三、典型实例分析
数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。例如，要加工形状如图所示的零件，采用手工编程方法比较合适。由于不同的数控系统其编程指令代码有所不同，因此应根据设备类型进行编程。以西门子802s数控系统为例，应进行如下操作。图1 零件图
(1)确定加工路线
按先主后次，先精后粗的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，后加工螺纹。
(2)装夹方法和对刀点的选择
采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。
(3)选择刀具
根据加工要求，选用四把刀，1号为粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀，4号为车螺纹刀。采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来。
(4)确定切削用量
车外圆，粗车主轴转速为500r/min，进给速度为0.3mm/r，精车主轴转速为800r/min，进给速度为0.08mm/r，切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min，进给速度为0.1mm/r。
(5)程序编制
确定轴心线与球头中心的交点为编程原点，零件的加工程序如下
全书以图配文，结合作者多年实践总结和提炼的编程实例，从基本的钻孔、铣面开始直到参数编程，对程序编制的每一步都作了详细的说明，目的是引导读者逐步掌握手工编程的要领。 [1]
本书主要介绍了siemens 810d/840i)数控系统中g功能指令的编程格式。在此基础上分别对标准循环中的参数设定，frame功能中的坐标系平移、坐标系旋转、比例缩放、镜像功能等的应用进行了详细阐述。
本书适合siemens数控系统编程初学者使用，也可作为高等职业学院项目化教学的教材。
目录编辑
第1章 基本概念
1.1 插补功能
1.2 进给功能
1.3 参考点
1.4 机床零点
1.5 坐标系
1.5.1 机床坐标系
1.5.2 工件坐标系
1.6 主轴功能
1.7 切削速度
1.8 辅助功能
1.9 主程序和子程序
1.10 准备机能
1.11 刀具长度与半径补偿功能
1.11.1 对刀仪测量法
1.11.2 手动测量法
1.12 极坐标
1.13 尺寸/增量尺寸
1.14 模态/非模态
第2章 编程语言详解
2.1 准备功能（g指令）
2.1.1 goo快速定位（模态指令）
2.1.2 g01直线插补（模态指令）
2.1.3 g02/g03圆弧插补（模态指令）
2.1.4 g02/g03 turn螺旋线插补
2.1.5 g04暂停时间（非模态指令）
2.1.6 g17、g18、g19平面选择（模态指令）
2.1.7 g40、g41、g42刀具半径补偿功能（模态指令）
2.1.8 g33恒螺距螺纹切削（模态指令）
2.1.9 g53、g153、supa（非模态）、（3-500（模态指令）
2.1.10 g54、g65、g56、g57工件坐标系（模态指令）
2.1.11 g09（非模态指令）、g60（模态指令）准确停止
2.1.12 g63攻螺纹方式（非模态指令）
2.1.13 g64/g641连续切削加工方式（模态指令）
2.1.14 g70/g7l/g700/g7lo公制/英制编程单位选择（模态指令）
2.1.15 g74自动返回到参考点（非模态指令）
2.1.16 g90/g91/增量尺寸（模态指令）
2.1.17 g94/g95进给速度单位变换（模态指令）
2.1.18 g110、g111、g112定义极坐标极点（非模态指令）
2.1.19 g331/g332刚性攻螺纹（模态指令）
2.1.20 g450/g451拐角外部补偿（模态指令）
2.1.21 chf/chr倒斜线角功能（非模态指令）
2.1.22 rnd/rndm倒圆弧角功能
2.1.23 cip过中间点的圆弧插补
2.1.24 g25/g26工作区域及主轴转速限定（非模态指令）
2.2 辅助功能（m功能）
2.3 标准循环
西门子数控系统sinumerik 840d概述
sinumerik 840d 具有模块化、开放、灵活而又统一的结构，为使用者提供了优秀的可视化界面和操作编程体验，优的网络集能。
sinumerik 840d 是一个创新的能适用于所有工艺功能的系统平台。
sinumerik 840d 集成结构紧凑、高功率密度的 sinamics s120 驱动系统，并结合 simatic s7-300 plc 系统，强大而完善的功能。
sinumerik 840d 可广泛适用于车削、钻削、铣削、磨削、冲压、激光加工等工艺，能胜任刀具和模具制造、高速切削、木材和玻璃加工、
传送线和回转分度机等应用场合，既适合大批量生产也能满足单件小批量生产的要求。
sinumerik 840d sl 是一款功能强大的数控系统，能完美胜任各种苛刻的应用需求。
高效：高效地操作编程，便捷地安装、调试和设计;
创新：创新的数控功能、通讯形式、操作方式和系统开放性;
兼容：可继承原有的编程操作方式和机床界面，广泛的电机选择;
二、西门子数控系统sinumerik 840d特点
■ 设计紧凑
cnc、hmi、plc、驱动闭环控制和通讯模块完美集成于一个sinumerik nc单元(ncu)中
drive-cliq通讯方式显着降低设备的布线成本，且组件间的距离可达100m
■ 开放、灵活
开放的hmi和nck使机床能满足不同客户的个性化需求
基于以太网的通讯解决方案和强大的plc/plc通讯功能
sinamics s120驱动系统良好支持几乎所有类型的电机
■ 极佳的动态性能和加工精度
基于dsc（动态伺服控制）闭环位置控制技术确保机床获得优秀的动态性能
能实现优的表面加工质量，是刀具和模具制造的理想解决方案
调节型电源模块（alm）的受控直流链路有效防止母线电压波动
■ 简便的操作与编程
支持din、iso语言编程和shopmill/ shopturn工步编程
一台ncu/pcu上可连接多达4个、距离远达100 m的分布式操作面板
sinumerik operate：集成、流行、友好的用户界面
■ 高度的安全性
安全集成功能确保操作者和机床的高度安全
多种功能确保数据安全：制造商循环加密、ncu和pcu中集成防火墙功能、数控系统与工厂网络隔离，等
■ 环境保护
高效率，且具有能耗管理和能量再生功能的能源解决方案，自动无功功率补偿等
三、西门子数控系统sinumerik 840d功能
■ 优化的数字一体化解决方案
10个方式组
10个通道
31个进给轴/主轴
■ 进给轴功能
加加速度控制（jerk）
跟随模式
用于倒圆和倒角的单独路径进给
固定点停止功能（travel to fixed stop）
可编程的同步轴功能（trail）
■ 主轴功能
各种螺纹切削功能
自动换档
主轴定向
加工中主轴同步
■ 坐标变换
笛卡尔坐标点到点（ptp）移动
级联变换
一般变换
■ 同步动作
快速输入/输出
同步动作及高速辅助功能输出，包括3种同步功能
通过同步动作对进给轴和主轴进行定位
间隙控制
连续修整（平行修整，刀具偏置在线修改）
异步子程序
不同操作模式的覆盖功能
■ 编程支持
操作方便的程序编辑器
支持几何尺寸输入和循环编程
钻削、铣削和车削工艺循环
支持车床和铣床shopturn/shopmill编程和操作
■ 刀具管理
刀具半径补偿
通过刀具编号换刀
刀具管理
tdi刀具管理功能
■ 监控功能
工作区域限制
限位开关监控
位置监控
2d/3d保护区域
主轴速度限制
安全检测持续监控（过温、电池、电压、存储器、风扇监控）
通过solution partner，集成刀具监控和诊断
■ 补偿功能
基于速度的前馈控制
温度补偿
象限误差补偿
悬垂补偿
空间误差补偿(vcs plus)
减振功能vibx
■ plc
集成simatic s7，兼容cpu 317-2dp/319-3pn/dp
step7编程语言
经由profibus dp的分布式i/o
■ 驱动系统
sinamics s120书本型
sinamics s120装机装柜型
sinamics s120模块型6sn1111-0aa00-0ba1
产品设计：
simatic wincc 提供有完整软件包和运行版软件包，带有 128、512、2048、8192、65536、102400、153600、262144 个 powertag1)powertag 是通过 wincc 通道连接到控制器或其它数据源的数据点。从一个数据点中多能导出 32 个报警信号。此外，没有连接到过程的内部变量可作为额外的系统性能提供。除 wincc 外还包括 512 个归档外部变量。每个归档授权可用于较大的数量结构。
用于多用户组态的许可证
具有所要求的 powertag 数和 wincc/server 选件的系统软件必须安装在服务器上。对于 wincc 客户端，基本配置需要一个 rt128 或 rt client 许可证就足够了2) .为在客户端上组态，还需要 rc128 授权。若组态在服务器项目中没有自身项目的 wincc 客户端 (uniclient)，则可进行远程组态。
1) v6：128、256、1024、8192、65536 个 powertag
2) rt / rc client 许可证需要安装 sql server express
产品功能：
simatic wincc 强大的组态功能降低了工程与组态及示教费用，可实现灵活的人员使用，具有较在的操作可靠性。 只要熟悉 microsoft winoows，就可操作 wincc explorer，wincc 中央开关点。
与 simatic 其它部件一起，本系统也提供了一些附加功能，例如处理诊断和维护。 所有 simatic 工程与组态工具在功能组态中一起工作。
simatic wincc 为处理可视性和操作提供完整的基础功能性。 为此，wincc 具有数个编辑器和界面，可用于根据各自应用单独组态功能。 还可通过小的工程与组态努力扩展用于控制任务的 wincc 站。
产品集成：
wincc 严格基于 microsoft 技术，以确保大的兼容性和集成能力。 activex 和 .net 1) 控件支持技术和行业特定扩展。 跨制造商通讯也可轻松实现。 其理由是： wincc 可以用作 opc 客户端和服务器，除了访问当前过程值之外，它还支持标准，如 opc had（历史数据访问）、opc 警报和事件以及 opc xml 数据访问。
重要信息： 用于用户自定义扩展 wincc 图形设计器的 visual basic 应用程序(vba) 以及十分容易地就可以掌握的 visual basic scrjpting (vbs)，开放式运行语言。 如有需要，专业应用程序开发人员也可使用 ansi-c。并且使用开放式开发工具包 odk，访问 api 编程接口十分简单。
wincc 基于 microsoft sql server 2005，在其基本系统中集成有强大、可延展的 historian 功能， 因此，用户可进行各种选择： 从高性能的当前过程值的存档和上层数据压缩长时间存档，到公司级 process historian 中央信息枢纽。 借助于集中归档服务器选件，可在框架内构建 wincc 解决方案。 用于评估的通用客户端和工具、开放式接口、特殊选件（connectivity pack、connectivity station、industrialdatabridge）为有效的 it 和业务集成提供基础。
如果访问外部网络，则应采取合适的保护措施（包括 it 安全，例如网络分段），以确保系统的安全运行。
西门子802s数控系统
(1)确定加工路线
按先主后次,先精后粗的加工原则确定加工路线,采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工,再精加工,然后车退刀槽,后加工螺纹。
(2)装夹方法和对刀点的选择
采用三爪自定心卡盘自定心夹紧,对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。
(3)选择刀具
根据加工要求,选用四把刀,1号为粗加工外圆车刀,2号为精加工外圆车刀,3号为切槽刀,4号为车螺纹刀。采用试切法对刀,对刀的同时把端面加工出来。
(4)确定切削用量
车外圆,粗车主轴转速为500r/min,进给速度为0.3mm/r,精车主轴转速为800r/min,进给速度为0.08mm/r,切槽和车螺纹时,主轴转速为300r/min,进给速度为0.1mm/r。数控机床传输软件
fanuc系统机床数据的传输形式：
（1）rs-232异步串行数字传输形式 系统i/o通道设定为：0、1、2、3 （2）系统存储卡传输形式 系统i/o通道设定为：4 （3）以太网传输形式 系统i/o通道设定为：5
本章主要内容：
（1）数控机床传输软件的功能及rs-232异步串行通信 （2）传输软件的使用及数控机床数据的输入/输出操作 （3）rs-232通信过程中的故障原因分析及处理方法 节 传输软件的功能及异步串行数据传输
1. 数控机床传输软件的功能：
（1）将数控设备cnc内部数据送人至计算机内 存（数控机床数据的备份）。 （2）将计算机内存数据输出至cnc中（数控机 床数据的恢复）。 （3）对机床参数、加工程序等数据进行编辑、 打印、删除等。 （4）可通过传输软件实现数控机床的在线加工 和在线监控。 （5）可通过传输软件（ladder传输软件）实现 系统pmc程序和pmc参数的备份、编辑及恢复。 2.异步串行通信数据格式 :
起始位:表示一个字符的开始，接收方可用起始位使自己的 接收时钟与数据同步，起始位为低电平有效。
停止位:则表示一个字符的结束，通常停止位为1位或2位。 数据位:通信的发送方和接收方之间数据信息的传输位, 通常为7位或8位。 奇偶校验位:用来检验数据的正确性 ，奇偶校验位为1位。
fanuc数控系统的异步串行通信数据格式为:
数据位为7位、停止位为2位、奇偶校验位为1位。 3.fanuc数控系统rs-232通信电缆
机床标准rs-232-c通信电缆连接图 与fanuc系统直接连接的rs-232通信电缆信号接口
fanuc—oc/od系统
fanuc—16/18/21/0i系统 计算机侧的设定步骤
windows 98中的附件中的通信中选择超级终端，并执行。 该程序运行后则显示右图显示的画面 1)设定新建连接的名称cnc（或其他）， 2)并选择连接的图标。设定方法如右图所示。 1)在完成第2项的设定后，用鼠标确认确定按钮，则会出现右图所显示的画面， 而后根据本计算机的资源情况设定进行连接的串口，本例子选择为直接连接到串 口1 在完成第3项的设定后，用鼠标确认确定按钮，则会出现右图所 显示的画面，该画面即为完成穿行通信的必要参数。 波特率：9600 （可根据系统设定的参数而定） 数据位：8 奇偶校验：无 停止位：1 流量控制：xon/xoff 在完成第4项的设定后，进行设定该cnc连接的属性， 在设置的画面中按右图所示的选择设定。 在完成第5项的设定后，进行设定ascii码的设定画面， 设定选择按右图所示的选择设定。 在以上的设定工作完成后，则可进行计算机与数控系统的通讯工作 了，以下程序名称demo.txt为例，进行通讯。 当要接收数控系统的信息
西门子802s数控系统常见故障及其维修.(1)
802s是西门子公司推出的一种经济性数控系统.通过步进驱器驱动西门子五相步进电机.在实际使用中经常会出现以下故障.
1.显示屏故障.802s的显示屏防污措施做不好,就会损坏,有条纹,显示不清.解决措施:只有更换显示屏并做好防污措施.
2.连接故障.802s主系统和显示电路板之间的信号线有时连接不好,在开机时显示屏会显示蓝屏并提示:操作面板连接故障关机并重启.解决措施:重新插好信号线,也可更换信号线.
3.回零不准. 回零不准主要和行程开关光电开关及回零参数三方面有关. 一般以行程开关损坏常见.回零相关参数为34040,34070,34020,md14512, md34060.
4.用户数据丢失.可安操作步骤将系统自备份数据装入.如果系统自备份数据又丢失,那就比较麻烦了,如果用户自已没有备份数据的话,那只有重新编辑梯形图及重新设定参数了.还要检查系统硬件是否有故障.
5.步进电机丢步.步进电机丢步表现为加工零部件尺寸不对.排除机械故障后,常见为步进电机和步进驱动器故障.采用交换法很容易排除故障.
6.系统硬件故障.a.电源模块故障.电源模块有故障可通过模块上红灯是否亮或测量是否有+24v电压输出判定其是否有故障.如有故障只有请更专业的技术人员修理或更换.切忌胡乱拆卸电子元件,往往容易使问题扩大.
b.系统模块故障.系统模块常为和电源连接的一个电路板发生故障.表现为系统不启动.可通过观察和测量发现故障.如有故障只有请更专业的技术人员修理或更换.切忌胡乱拆卸电子元件,以防问题扩大.
随着中国工业的发展企业对数控机床的需要越来越多.在国家产业政策支持下,国内企业研发数控机床能力有了一定的提高.但与国外相比还是有很大的差距.特别是数控机床的一些关键零部件全部依赖进口.中国企业只是一个为国外企业打工的组装厂.大部分利润被国外企业赚取.中国企业只赚取少的可怜组装费.没能有足够的经费投入研发.形成恶性循环.面对国外企业和国内独资及合资企业的竞争,中国企业生存空间有限.一但国外对中国全面封锁,倒下去的不只是生产数控机床的企业,而是整个中国的制造业!!!!应该把这个问题提高到关系国家安全的战略高度,国家要重视,更重要是我们整个制造业的同仁们要共同努力奋斗!!
西门子数控系统所配套的驱动系统接口采用西门子公司全新设计的可分布式安装以简化系统结构的驱动技术，这种新的驱动技术所提供的drive-cliq接口可以连接多达6轴数字驱动。外部设备通过现场控制总线profibus dp连接。这种新的驱动接口连接技术只需要少数量的几根连线就可以进行非常简单而容易的安装。sinumerik802d sl为标准的数控车床和数控铣床提供了完备的功能，其配套的模块化结构的驱动系统为各种应用提供了极大的灵活性。性能方面经过大大改进的工程设计软件（sizer，starter）可以帮助用户完成从项目开始阶段的设计选型，订货直到安装调试全部过程中的各项任务。售后服务中，西门子维修和保养对于系统的稳定运转起到非常重要的作用。
发展/西门子数控系统 编辑
在1960-1964，西门子的工业数控系统在市场上出现。这一代的西门子数控系统以继电器控制为基础，主要以模拟量控制和编码器为基础。在1964年，西门子为其数控系统注册品牌 sinumerik.
在1965-1972，西门子以上一代的数控系统为基础，推出用于车床，铣床，和磨床的基于晶体管技术的硬件。
在1973-1981，西门子推出在sinumerik 550系统。这一代系统开始应用微型计算机和微处理器。在此系统中，plc（可编程逻辑控制器）集成到控制器。
在1982-1983，西门子推出sinumerik 3系统
在1984-1994，西门子推出sinumerik 840c系统。西门子从此时起开始开放nc数控自定义功能，公布pc和hmi开放式软件包。此时的西门子敏锐地掌握了数控机床业界的显着趋势：开放性。基于系统的开放性，西门子显着地扩大了其oem机床制造商定制他们的设备的可能性。
在1996 - 2000西门子推出sinumerik 840d系统、sinumerik 810d系统、sinumerik 802d系统。人与机器相关的安全集成功能已经集成到软件之中。面向图形界面编程的shopmill和shopturn能够帮助操作工以少的培训快速上手，易于操作和编程。
产品说明/西门子数控系统 编辑
相对可以方便的使用 din编程技术和 iso 代码进行编程，卓越的产品可靠性，数字控制器，可编程控制器，人机操作界面，输入/输出单元一体化设计的系统结构，由各种循环和轮廓编程提供的扩展编程帮助技术，通过drive-cliq 接口实现的新数字式驱动技术提供了统一的数字式接口标准，各种驱动功能按照模块化设计，可以根据性能要求和智能化要求灵活安排，各种模块不需要电池及风扇，因而无需任何维护。
各种功能体现了西门子公司新的产品创新技术，例如5个数字驱动轴，其中任意4个都可以作为联动轴进行插补运算，另一个作为定位轴使用，同时，还提供一个相应的数字式主轴（模拟主轴即将推出）作为一个变型使用, 在带c 轴功能时，可以采用3个数字轴，一个数字主轴，一个数字辅助主轴和一个数字定位轴的配置。新一代的西门子驱动技术平台sinamics s120伺服系统通过已经集成在元件级的drive-cliq来对错误进行识别和诊断，从操作面板就可以进行操作，使用的标准闪存卡（cf）可以非常方便的备份全部调试数据文件和子程序，通过闪存卡（cf）可以对加工程序进行快速处理，通过连接端子使用两个电子手轮，216 个数字输入和144 个数字输出（0.25a），rcs802 - 远程诊断和远程控制（nc 和 plc），rcs@event（通过电子邮件进行远程诊断），usb口（即将推出）。
产品元件/西门子数控系统 编辑
系统集成和连接以下元件：大可以连接2个电子手轮，小型手持单元，通过i/o 模块pp 72/48 或通过 mcpa模块控制的机床操作面板，mcpa 模块被插入安装在pcu 210的后背板。mcpa 模块可以连接机床控制面板，同时具有用于模拟主轴的模拟接口。大可以连接3个i/o模块pp 72/48。
产品种类/西门子数控系统 编辑
西门子数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品，西门子数控系统sinumerik发展了很多代。目前在广泛使用的主要有802、810、840等几种类型。
1) sinumerik 802d
sinumerik 802d
sinumerik 802d图册
具有免维护性能的sinumerik802d，其核心部件 - pcu （面板控制单元）将cnc、plc、人机界面和通讯等功能集成于一体。可靠性高、易于安装。
sinumerik802d可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴。通过生产现场总线profibus将驱动器、输入输出模块连接起来。
模块化的驱动装置simodrive611ue配套1fk6系列伺服电机，为机床提供了全数字化的动力。
通过视窗化的调试工具软件，可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的控制参数进行动态优化。
sinumerik802d集成了内置plc系统，对机床进行逻辑控制。采用标准的plc的编程语言micro/win进行控制逻辑设计。并且随机提供标准的plc子程序库和实例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。
2) sinumerik 810d
在数字化控制的领域中，sinumerik 810d次将cnc和驱动控制集成在一块板子上。
快速的循环处理能力，使其在模块加工中独显威力。
sinumerik 810d图册
sinumerik 810d nc软件选件的一系列突出优势可以帮助您在竞争中脱颖而出。例如提前预测功能，可以在集成控制系统上实现快速控制。
另一个例子是坐标变换功能。固定点停止可以用来卡紧工件或定义简单参考点。模拟量控制控制模拟信号输出;
刀具管理也是另一种功能强大的管理软件选件。
样条插补功能(a，b，c样条)用来产生平滑过渡；压缩功能用来压缩nc记录；多项式插补功能可以提高810d/810de运行速度。
温度补偿功能保证您的数控系统在这种高技术、高速度运行状态下保持正常温度。此外，系统还为您提供钻、铣、车等加工循环。 sinumerik 840d
3) sinumerik 840d
840d数字nc系统用于各种复杂加工,它在复杂的系统平台上，通过系统设定而适于各种控制技术。840d与sinumerik_611数字驱动系统和simatic7可编程控制器一起，构成全数字控制系统，它适于各种复杂加工任务的控制，具有优于其它系统的动态品质和控制精度。
产品功能/西门子数控系统 编辑
sinumerik 840d标准控制系统的特征是具有大量的控制功能，如钻削、车削、铣削、磨削以及特殊控制，这些功能在使用中不会有任何相互影响。全数字化的系统、革新的系统结构、更高的控制品质、更高的系统分辨率以及更短的采样时间，确保了一流的工件质量。
控制类型
采用32位微处理器、实现cnc控制，用于完成cnc连续轨迹控制以及内部集成式plc控制。
机床配置
可实现钻、车、铣、磨、切害、冲、激光加工和搬运设备的控制，备有全数字化的simdrive611数字驱动模块：多可以控制31个进给轴和主轴．进给和快速进给的速度范围为100-9999mm/min。其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补，这些功能。为加工各类曲线曲面零件提供了便利条件。此外还具备进给轴和主铀同步操作的功能。
操作方式
其操作方式主要有automatic(自动)、jog(手动)、示教（teach in） 手动输入运行（mda） ，自动方式：程序的自动运行，加工程序中断后，从断点恢复运行；可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单段功能，空运转。
轮廓和补偿
840d可根据用户程序进行轮廓的冲突检测、刀具半径补偿的进入和退出策略及交点计算、刀具长度补偿、螺距误差补偿棚测量系统误差补偿、反向间隙补偿、过象限误差补偿等。
安全保护功能
数控系统可通过预先设黄软极限开关的方法．进行工作区域的限制及程序执行中的进给减速，同时还可以对主铀的运行进行监控。
nc编程
840d系统的nc编程符合din 66025标准(德国工业标准)，具有高级语言编程特色的程序编辑器，可进行公制、英制尺寸或混合尺寸的编程，程序编制与加工可同时进行，系统具备1．5兆字节的用户内存，用于零件程序、刀具偏置、补偿的存储。
plc编程
840d的集成式plc完全以标准simancs7模块为基础，plc程序和数据内存可扩展到288kb，u/o模块可扩展副2048个输入/输出点、plc程序能以极高的采样速率监视数据输入，向数控机床发送运动停止/起动等指令。
操作部分硬件
840d系统提供了标准的pc软件、硬盘、奔腾处理器，用户可在windows98/2000下开发自定义的界面。此外，2个通用接过rs232可使主机与外设进行通信，用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并联接口完成程序存储、读入及打印工作。
显示部分
840d提供了多言种的显示功能，用户只需按一下按钮．即可将用户界面从一种语自转换为一种语言，系统提供的话言有中文、英语、德语、西班牙语、法语、意大利语：显示屏上可显示程序块、电动机轴位置、操作状态等信息。
系统构成/西门子数控系统 编辑
1. 人机界面
人机交换界面负责nc数据的输入和显示,它由mmc和op组成 mmc(man machine communication)包括：op(operation panel)单元，mmc,mcp(machine control panel)三部分。mmc实际上就是一台计算机，有自己独立的cpu,还可以带硬盘，带软驱；op单元正是这台计算机的显示器，而西门子mmc的控制软件也在这台计算机中。
（1）mmc(man machine communication)
常用的mmc有两种：mmcc100.2和mmc103,其中mmc100.2的cpu为486,不能带硬盘；而mmc103的cpu为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为sinumerik810d配mmc100.2,而为sinumerik840d配mmc103.pcu(pc unit)是专门为配合西门子新的操作面板op10、op10s、op10c、op12、op15等而开发的mmc模块，目前有三种pcu模块——pcu20、pcu50、pcu70, pcu20对应于mmc100.2，不带硬盘，但可以带软驱；pcu50、pcu70对应于mmc103,可以带硬盘，与mmc不同的是：pcu50的软件是基于windows nt的。pcu的软件被称作hmi,
hmi有分为两种：嵌入式hmi和高级hmi。一般标准供货时，pcu20装载的是嵌入式 hmi,而pcu50和pcu70则装载高级hmi.
（2）op(operation pannel)
op单元一般包括一个10.4〞tft显示屏和一个nc键盘。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的op单元，如： op030,op031,op032,op032s等，其中op031为常用。
（3）mcp(machine control pannel)
mcp是专门为数控机床而配置的，它也是opi上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版mcp和铣床版mcp两种。对810d和840d，mcp的mpi地址分别为14和6，用mcp后面的s3开关设定。
对于sinumerik840d应用了mpi（multiple point interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，op单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有opi（operator panelinterface）总线，它的传输速率为1.5m/秒。
2. ncu(numerical control unit)数控单元
sinumerik840d的数控单元被称为ncu（numenrical controlunit）单元（在810d中称为ccu（compact control unit））：中央控制单元,负责nc所有的功能,机床的逻辑控制,还有和mmc的通讯 它由一个com cpu板. 一个plc cpu板和一个drive板组成.
根据选用硬件如cpu芯片等和功能配置的不同，ncu分为ncu561.2,ncu571.2,ncu572.2,ncu573.2(12轴)，ncu573.2(31轴)等若干种，同样，ncu单元中也集成sinumerik840d数控cpu和simatic plc cpu芯片，包括相应的数控软件和plc控制软件，并且带有mpi或profibus借口，rs232借口，手轮及测量接口，pcmcia卡插槽等，所不同的是ncu单元很薄，所有的驱动模块均排列在其右侧。
3. 数字驱动
数字伺服：运动控制的执行部分,由611d伺服驱动和1ft6(1fk6)电机组成。
sinumerik840d配置的驱动一般都采用simodrive611d.它包括两部分：电源模块+驱动模块（功率模块）。
电源模块：主要为nc和给驱动装置提供控制和动力电源，产生母线电压，同时监测电源和模块状态。根据容量不同，凡小于15kw均不带馈入装置，极为u/e电源模块；凡大于15kw均需带馈入装置，记为i/rf电源模块，通过模块上的订货号或标记可识别。
611d数字驱动:是新一代数字控制总线驱动的交流驱动，它分为双轴模块和单轴模块两种，相应的进给伺服电机可采用1ft6或者1fk6系列，编码器信号为1vpp正弦波，可实现全闭环控制。主轴伺服电机为1ph7系列。
4. plc模块
sinumerik810d/840d系统的plc部分使用的是西门子simatic s7-300的软件及模块，在同一条导轨上从左到右依次为电源模块（power supply），接口模块（interface module）及信号模块（signal module）。的cpu与nc的cpu是集成在ccu或ncu中的。
电源模块（ps）是为plc和nc提供电源的+24v和+5v。
接口模块（im）是用于级之间互连的。
信号模块（sm）使用与机床plc输入/输出的模块，有输入型和输出型两种。
只为那“惊鸿一瞥”——西门子840d sl系列数控系统在五轴加工中心的应用
图 1 江苏星科技制造的车灯模具
和人的眼睛一样，车灯是汽车外观造型中极其关键部位，都说眼睛是心灵的窗户，车灯的设计不仅能够决定一辆车的颜值，还能彰显家族品牌的风格，像宝马的“天使眼”大灯、奥迪的”飞翼式”日行灯都早已深入人心。
如何“生”出一双顾盼生辉的明眸？除却灯具本身的品质外，很大程度上依赖于车灯模具的设计和制造。由于车灯反光碗是曲面形状，为了确保曲面面型的精度，就必须保证车灯模具曲面的加工精度和表面光洁度。江苏星科精密模具有限公司（以下简称“江苏星科”）是一家生产车灯模具的企业，通过使用东莞市埃弗米数控设备科技有限公司（以下简称“埃弗米机床”）的gmu无畏五轴加工中心，在车灯模具这类复杂的模具铣削方面取得了卓有成效的成果，加工效率和加工精度均能够满足客户的要求。而该五轴加工中心配置数控系统正是西门子840d sl ncu730.3。
精度与效率的完美统一
加工精度、表面质量是机加工行业永恒的追求，随着汽车工业的不断发展，车灯外形逐渐复杂化且功能更加多样化，对车灯模具的设计制造水平也提出了更加严苛的要求。
江苏星科成立于1985年，专注于车灯玻璃面罩模具，汽车，精密bmc（团状模塑料）制件模具的生产，在车灯表面光学的设计开发方面也颇有建树。目前该公司约50%的模具外销，主要市场为美洲、欧洲和东南亚地区，其余50%销往国内各大汽车部件制造厂。
to the top of the page
图 2江苏星科使用gmu机床制造的车灯导光条模具
多年来，江苏星科一直秉承质量和客户的强烈信念，在加工设备的选择上颇为严苛。作为国产高端五轴加工中心的开创者，埃弗米凭借高端技术的加持获得了江苏星科的认可，其gmu无畏五轴加工中心成功应用在江苏星科的车灯系统模具制造生产线上，“设备品质很好，不仅尺寸精度和形状精度符合我们的要求，而且同样扭矩切出来的模具表面光洁度很好。”作为终用户，江苏星科机生产部加工经理王道华对加工效果颇为满意。而这也是对西门子840d sl系列数控系统的优秀褒奖。
依赖于西门子840dsl ncu730.3，这台gmu无
畏五轴加工中心具有高速/高精的性能，可实现纳米以下的精密计算。可实现对加减速的缓冲，进而机床的机械振动小化，从而实现频繁的加减速。
to the top of the page
图 3 客户正在使用埃弗米的gmu机床进行人机对话式编程
与此同时，这台机床还进行了误差补偿，可有效提升曲面加工的轮廓精确度。“特别是‘top surface’臻优曲面功能，终使得整个系统得到进一步优化，实现了高速、高精铣削加工与表面质量的完美统一。”，获得了终客户的一致好评。
“要将模具制造转换成高效率的加工，实现工件高精度和便捷操作性，智能数控系统不可或缺。”回忆起初的合作，埃弗米机床五轴加工中心市场总监杨子健侃侃而谈，“西门子840d sl数控系统在业内有口皆碑，更为重要的是，它可以满足我们对加工精度、效率、稳定性等多种需求。”
通过应用西门子的整套产品，gmu在加工效率方面取得了巨大提升，杨子健透露，使用同样的配套工件，在同样的加工厚度指标下，加工一只叶轮，采用上述西门子配置的该机床要比进口机床设备的效率提高0.3%。“不要小瞧这0.3%，这说明840dsl系列的数控系统运算速度更快。”杨子健笑称，“840d数控系统提升了埃弗米五轴加工中心的数控性能，使得我们的设备在比肩进口设备性能的前提下拥有更高的性价比。”
基于双方良好的信任和持续的沟通，短短的三个月，gmu无畏五轴加工中心就完成了装配调试，2017年simm2017深圳机床展，gmu无畏五轴加工中心如期发布，一经亮相就引发业内极大关注。这为埃弗米奠定了五轴加工的高起点。
开放性与数字化齐头并进
通过此次合作，终客户和机床厂家对数字化制造的体会更深了：数字化加工生产对计算机辅助设计（cad）、计算机辅助生产（cam）以及数控机床（cnc）的全过程提出了更高的要求，其中重要的是将cad/cam信息无差错地转换为数控程序。而这正是目前在机床的数字化加工中使用频繁的cad-cam-cnc工艺链条（如图4）。借助于“数字化双胞胎，西门子对工件的设计和编程集成关联cad/cam-cnc工序链，集成vnck虚拟机床仿真工件加工过程，可以实现虚拟调试，缩短机床调试时间，降低调试过程中机床碰撞或损坏的风险，提高机床在用户端的生产力。
值得一提的是，西门子840dsl数控系统具有高度的开放性和灵活性，用户不仅可以自行定义不同的参数和操作界面，而且，在机床加工制造的过程中，系统还能够采集零件与加工信息，并将这些信息反馈回制造执行系统中，从而形成一个信息的闭环。
“在加工过程中，功能简单的数据监控比较容易实现，但是我们需要更进一步的数据价值。”王道华坦言：“只有将nc程序、名称、代码等数据都实时上传并生成数据库，我们才能有针对性的开发相应的分析软件，得出每个工序的成本、效率等信息，进而优化加工节拍。”
事实上，西门子840d sl系列解决方案还能够进一步扩展，从独立的自动化加工岛到整套的网络加工系统，使独立加工站的零件流实现自动化乃至全面的生产规划和控制，从而优化刀具和原料管理及维护，以达到极高的生产效率。
2019年，gmu在国产高端五轴加工中心的市场推广已全面推开，相信埃弗米和西门子的联手，将为各类复杂零件、模具等铣削加工用户带去全新的加工体验。