提高零件加工效率—簡(jiǎn)述結(jié)合電氣的工藝調(diào)整

摘 要：精度和效率是零件加工中兩個(gè)極其重要的要素，在生產(chǎn)中，如何在保證零件加工精度的基礎(chǔ)上，盡可能的提高機(jī)床的加工效率，一直是一個(gè)重要的研究方向。傳統(tǒng)工藝調(diào)整，通常都是在一定的電氣特性基礎(chǔ)上進(jìn)行的，也是目前比較成熟的方式（通常有改進(jìn)工序、改善程序、選用更合理的刀具及切削參數(shù)、改進(jìn)工裝等等方式）。本文闡述的是一種結(jié)合程序、刀具、切削參數(shù)等傳統(tǒng)方式與電氣特性的綜合調(diào)整方法。

關(guān)鍵詞：加工效率、精度、調(diào)整方法

1、調(diào)整相關(guān)要素

調(diào)整中涉及的程序要素：

零件特征主要是點(diǎn)、線(xiàn)、面。程序主要是由直線(xiàn)、圓弧構(gòu)成。

調(diào)整中涉及的刀具要素：

銑刀刃數(shù)、刀具前角后角參數(shù)、刀具螺旋角、刀具材料等等。

調(diào)整中涉及的切削參數(shù)：

下刀方式、切削深度、進(jìn)給率、進(jìn)給間隔等等。

調(diào)整中涉及的電氣特點(diǎn)：

a、數(shù)控的插補(bǔ)原理。

b、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下電氣位置偏差。

c、G1插補(bǔ)模式時(shí)電流特性。

2、電氣誤差分析

本文以最常見(jiàn)的外圓銑削為例進(jìn)行說(shuō)明。下圖1-1為外圓銑削插補(bǔ)示意圖，因伺服延遲、切削力造成的刀具反彈，實(shí)際軌跡與指令軌跡之間存在一定的誤差。

對(duì)于切削力部分的影響，可以通過(guò)選擇合理的刀具、切削液、切削參數(shù)來(lái)降低誤差。此部分現(xiàn)場(chǎng)工藝的人員都比較清楚相，本文不進(jìn)行闡述。

圖1-1

對(duì)于伺服延遲的影響，可以進(jìn)行分析并采取合適的措施降低。下表1-1為兩種插補(bǔ)模式的理論誤差比較：

表1-1

Ts： NC內(nèi)部的加減速時(shí)間常數(shù) （s）

Tp： 伺服系統(tǒng)的位置環(huán)時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)

SHG模式時(shí)為倒數(shù)的二分之一。（s）

Kf： 前饋系數(shù) （%）

F： 進(jìn)給速度

從上表1-1可以看出：

1）在插補(bǔ)后加減速控制模式下，加減速時(shí)間常數(shù)對(duì)誤差的影響成近似平方的關(guān)系，即加減速時(shí)間常數(shù)越大，誤差越大。

2）在插補(bǔ)后加減速控制模式下，位置環(huán)時(shí)間常數(shù)對(duì)誤差的影響成近似平方的關(guān)系，即位置環(huán)時(shí)間常數(shù)越小，誤差越大。

3）在插補(bǔ)后加減速控制模式下，銑削半徑誤差的影響成反比的關(guān)系，即半徑越小，誤差越大。

4）在插補(bǔ)后加減速控制模式下，加工速度對(duì)誤差的影響成平方的關(guān)系，即速度越大，誤差越大。

5）在插補(bǔ)前加減速控制模式下，加減速時(shí)間常數(shù)對(duì)誤差的影響可以忽略。

6）在插補(bǔ)前加減速控制模式下，位置環(huán)時(shí)間常數(shù)對(duì)誤差的影響成平方的關(guān)系，即位置環(huán)時(shí)間常數(shù)越小，誤差越大。

7）在插補(bǔ)前加減速控制模式下，銑削半徑誤差的影響成反比的關(guān)系，即半徑越小，誤差越大。

8）在插補(bǔ)前加減速控制模式下，加工速度對(duì)誤差的影響成平方的關(guān)系，即速度越大，誤差越大。

9）在插補(bǔ)前加減速控制模式下，前饋系數(shù)越小，誤差越大。

以上1～4項(xiàng)分析，闡述了在插補(bǔ)后加減速模式下加減速時(shí)間常數(shù)、位置環(huán)時(shí)間常數(shù)、銑削半徑、加工速度的關(guān)系；5～8項(xiàng)分析，闡述加減速時(shí)間常數(shù)、位置環(huán)時(shí)間常數(shù)、銑削半徑、加工速度、前饋系數(shù)的關(guān)系。

在上表1-1插補(bǔ)前加減速控制模式中（高精度控制模式），從插補(bǔ)原理的數(shù)學(xué)模型看，加減速時(shí)間常數(shù)對(duì)誤差的影響是可以忽略的。實(shí)際上，加減速時(shí)間常數(shù)與前饋系數(shù)存在一定的關(guān)系，兩者均會(huì)影響到伺服軸的響應(yīng)能力。因此可以推出一個(gè)假設(shè)的數(shù)學(xué)模型I（該模型暫不考慮其它因素的影響），即：

“【最優(yōu)伺服軸最優(yōu)響應(yīng)能力】=【加減速時(shí)間常數(shù)+前饋系數(shù)】的最優(yōu)組合值”。

同理，我們可以找出一個(gè)更全面的模型II即：

【最優(yōu)的性能】=【加減速時(shí)間常數(shù)+前饋系數(shù)+位置環(huán)時(shí)間常數(shù)+其它降低機(jī)械沖擊的參數(shù)設(shè)定+切削參數(shù)+其他工藝參數(shù)】的最優(yōu)組合值”

3、電氣及工藝優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)

數(shù)學(xué)模型II包含了較多的因素，是一個(gè)模糊的數(shù)學(xué)模型。以下我們將闡述如何將這個(gè)“模糊的模型”實(shí)用化。

建議將產(chǎn)品類(lèi)型假定劃分為9類(lèi)，關(guān)系如下表1-2：

我們可以根據(jù)不同類(lèi)型的產(chǎn)品，以數(shù)學(xué)模型II為方向，經(jīng)過(guò)測(cè)試及檢測(cè)，得到適合不同類(lèi)別產(chǎn)品的最優(yōu)數(shù)據(jù)。

以下是優(yōu)化數(shù)據(jù)的構(gòu)架建議：

加工工藝優(yōu)化及電器參數(shù)的優(yōu)化根據(jù)精度優(yōu)先的原則進(jìn)行，在精度達(dá)到各類(lèi)型產(chǎn)品要求的基礎(chǔ)上，逐步向速度方向調(diào)整，調(diào)整結(jié)構(gòu)建議如下：

4、小結(jié)

工藝優(yōu)化是有效提高生產(chǎn)效率降低成本的常用方法，結(jié)合電氣的工藝調(diào)整，有助于進(jìn)一步提高效率和降低成本。此調(diào)整方法適用于希望建立針對(duì)機(jī)床特點(diǎn)的工程管理數(shù)據(jù)庫(kù)的機(jī)床制造商來(lái)完成。因篇幅限制，本文中工藝部分未作闡述，電氣部分調(diào)整闡述未涉及詳細(xì)方法。

參考文獻(xiàn)：

Mitsubishi Programing Manual M-type bnp-b2182（eng-d）

作者簡(jiǎn)介：

孫毅（1983年11月29日），男，漢族，遼寧省大連市，三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，主要從事CNC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作。