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        數(shù)控系統(tǒng)加減速控制功能對(duì)精度的影響

        2017-10-08 06:50:52張仁科
        世界家苑 2017年10期
        關(guān)鍵詞:功能

        張仁科

        數(shù)控系統(tǒng)加減速控制功能對(duì)汽車(chē)模具加工精度的影響很大。保證機(jī)床運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的前提下,實(shí)現(xiàn)以過(guò)渡過(guò)程時(shí)間最短為目標(biāo)的最優(yōu)加減速控制規(guī)律能使機(jī)床更好地滿足高精度加工要求,特別是在高速加工中,加減速功能顯得尤為重要。

        隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,汽車(chē)模具加工所要求的加工精度、表面質(zhì)量和加工效率越來(lái)越高。要加工出高質(zhì)量的模具,必須有適于模具加工特性的高效數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然,先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)是保證汽車(chē)模具復(fù)雜曲面高速加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素,其中,加減速控制是數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)器的重要組成部分。

        加減速控制功能的重要作用

        數(shù)控系統(tǒng)加減速控制功能是指數(shù)控系統(tǒng)有程序預(yù)讀功能——能“預(yù)測(cè)”加工方向的未來(lái)變化并調(diào)整運(yùn)動(dòng)速度使之符合編程表面要求;在被加工表面形狀(曲率)發(fā)生變化時(shí)及時(shí)采取改變進(jìn)給速度等措施以避免過(guò)切;當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜr(shí),數(shù)控系統(tǒng)可以根據(jù)需要自動(dòng)降低進(jìn)給速率……因此,數(shù)控系統(tǒng)加減速控制功能可使工程師在編程進(jìn)給速率時(shí)只需用最高加工速度,數(shù)控系統(tǒng)能自動(dòng)根據(jù)工件輪廓調(diào)整實(shí)際速度,可大大節(jié)省加工時(shí)間,同時(shí),內(nèi)置的過(guò)濾器能顯著抑制各機(jī)床的固有頻率,能夠更好地保證所需的表面精度,除此之外,有些數(shù)控系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)各種誤差補(bǔ)償,包括線性和非線性軸誤差、反向間隙、圓周運(yùn)動(dòng)的方向尖角、熱膨脹及粘滯摩擦等。

        最優(yōu)的加減速控制規(guī)律能使機(jī)床更好地滿足高精度加工要求,特別是在高速加工中,加減速控制功能就顯得尤為重要——在 CNC裝置中,為了保證機(jī)床在起動(dòng)或停止時(shí)不產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩,必須對(duì)進(jìn)給電機(jī)的脈沖頻率或電壓進(jìn)行加減速控制,即在機(jī)床加速起動(dòng)時(shí)保證加在伺服電機(jī)上的脈沖頻率或電壓逐漸增加,而當(dāng)機(jī)床減速停止時(shí)保證加在伺服電機(jī)上的脈沖頻率或電壓逐漸減小。

        加減速控制功能與加工精度

        由于汽車(chē)模具的曲面形狀復(fù)雜、曲率變化較大,在加工過(guò)程中,數(shù)控系統(tǒng)的加減速控制功能是影響模具質(zhì)量的重要因素之一,因此,編程人員除了按模具輪廓編制NC程序外,還必須了解所用數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是否具有加減速控制功能。

        對(duì)于沒(méi)有加減速控制功能的數(shù)控系統(tǒng)(如FANUC 0M),在NC程序處理時(shí),對(duì)于輪廓的拐角處,加工速度要根據(jù)曲面的曲率變化而有所變化,這樣不至于在拐角處產(chǎn)生過(guò)切和欠切。

        對(duì)于有加減速控制功能的數(shù)控機(jī)床,在加工模具時(shí)一定要打開(kāi)這個(gè)功能(有的數(shù)控機(jī)床用指令打開(kāi),有的用設(shè)置機(jī)床參數(shù)打開(kāi)),否則加減速控制功能無(wú)效。

        下面筆者以加工車(chē)頂模具為例來(lái)說(shuō)明數(shù)控系統(tǒng)加減速功能對(duì)模具加工精度的影響。

        圖1所示為在OKUMA機(jī)床上加工車(chē)頂模具時(shí)出現(xiàn)的過(guò)切現(xiàn)象,同樣地,我們?cè)诳刂葡到y(tǒng)是FANUC 0M的機(jī)床上加工其他模具時(shí)也出現(xiàn)過(guò)類似的過(guò)切現(xiàn)象。

        出現(xiàn)這種過(guò)切的原因有兩種:

        第一,在OKUNMA機(jī)床上加工模具,機(jī)床控制系統(tǒng)是OSP-U100M,該控制系統(tǒng)具有加減速控制功能,但打開(kāi)機(jī)床的加減速控制功能需要設(shè)置EXECUTION MODE和MACHINING MODE兩個(gè)參數(shù),由于操作人員沒(méi)有打開(kāi)加減速功能,導(dǎo)致在加工過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)切。

        第二,在控制系統(tǒng)為FANUC 0M的數(shù)控機(jī)床上加工模具,出現(xiàn)圖1所示的過(guò)切原因是由于FANUC 0M系統(tǒng)本身沒(méi)有加減速控制功能,NC程序的編制也沒(méi)有考慮在曲面的曲率變化處改變加工速度,加工過(guò)程中機(jī)床以程序中給定的恒定進(jìn)給速度進(jìn)行加工,當(dāng)加工曲面的曲率發(fā)生變化時(shí),機(jī)床加工速度不能跟隨加工輪廓的變化而變化。

        圖2所示的就是在OKUMA機(jī)床上打開(kāi)加減速功能之后加工車(chē)頂模具的情況。

        編制NC程序需要考慮的因素

        現(xiàn)在高速銑數(shù)控機(jī)床一般都配有具有加減速控制功能的數(shù)控系統(tǒng),所以在高速銑數(shù)控機(jī)床上編制汽車(chē)模具加工程序時(shí),可以不考慮曲率變化時(shí)的速度變化,而只需要考慮適合高速切削的加工走刀方式、專門(mén)的CAD/CAM編程策略、優(yōu)化的高速加工參數(shù)。這種機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可預(yù)先閱讀和檢查多個(gè)程序段,如DMG某機(jī)床有多達(dá)500個(gè)程序段,iTNC 530具有1024段(可通過(guò)機(jī)床參數(shù)設(shè)置)預(yù)讀功能,Simens系統(tǒng)可達(dá)1000~2000個(gè)程序段,當(dāng)汽車(chē)模具輪廓的曲率發(fā)生變化時(shí),機(jī)床加工速度能跟隨加工輪廓的變化而變化。

        數(shù)控加工的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的加工,一方面要求數(shù)控機(jī)床反應(yīng)快,各座標(biāo)運(yùn)動(dòng)部件能在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到給定的速度,并能在高速運(yùn)行中快速準(zhǔn)確地停止在預(yù)定位置,縮短準(zhǔn)備時(shí)間,另一方面要求加工過(guò)程運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),沖擊小,因此,保證在機(jī)床運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的前提下,實(shí)現(xiàn)以過(guò)渡過(guò)程時(shí)間最短為目標(biāo)的最優(yōu)加減速控制規(guī)律能使機(jī)床更好地滿足高精度加工要求。

        作者簡(jiǎn)介

        張仁科(1981年3月11日),男,漢族,遼寧省大連市,大連現(xiàn)代輔機(jī)開(kāi)發(fā)制造有限公司,電氣工程師,學(xué)士學(xué)位,主要從事機(jī)床電氣設(shè)計(jì)工作,(電話)13889572759(E-mail)ZRK099@163.com。

        (作者單位:大連現(xiàn)代輔機(jī)開(kāi)發(fā)制造有限公司)

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