采用路径误差学习提高生产率

HEATS · 发表于 2010-10-22 00:24:23

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　　用CNC系统的路径误差学习纠正加工过程中的路径误差，可以提高加工速度和加工精度。这种控制功能能够纠正在重复加工周期中常见的路径误差和同步误差。功能一旦得到充分发挥，可以减少零件的加工周期和提高零件的加工精度。现在，路径误差学习应用于轮廓体的加工、钻削和攻丝，其发展目标是从专用机床扩展到普通机床。

　　控制编程的正确加工路径并不意味着机床能够完全按照这一路径进行加工。“高速度”和“高精度”的加工目标往往是相互矛盾的。提高加工速度可能会影响加工精度，但是，为了提高生产率，必须提高加工速度。加工系统总是存在误差，例如CNC系统的插补问题、侍服系统的延时问题，以及切削过程中的干扰问题。上述几类误差都会对提高加工速度产生一定影响。解决这些问题的方法通常是降低进给速率或增加一套适应性控制系统，对其进行适当的编程处理。CNC系统及大部分自适应控制系统是与进反馈系统互动的，但更新速度太慢，无法适当地控制误差，只能在检测到误差时才会有所反应，不能起到全面、有效的作用。高增益侍服系统的速度快得多，CNC系统对干扰的反应速度极快，但经常产生纠正误差。如果CNC系统能够预测所产生的误差，就能够有效地纠正路径误差。降低路径误差有利于缩短零件的加工周期和提高生产率。

　　储存补偿数据

　　预测刀具路径可通过路径误差学习功能系统来实现。在适应性控制下同时运行几个零件，CNC系统将根据路径误差学习功能自动生成补偿值，以降低侍服随动延时和因切削负荷变化所造成的进给不均衡性，在完成适应性控制功能时将自动转换到生产模式。使用路径误差学习功能可以提高加工精度，是对高速加工缺憾的一种弥补。为了达到这一目标，路径误差学习系统必须极快地做出反应，而且要能够储存大量的数据。补偿数据储存在CNC DRAM之中，以便于快速存取。控制器将补偿数据应用于侍服系统位置回路中的速度指令中。

　　路径误差学习要求采用可重复的同样指令作为一种独特的功能作用。其编程也采用独特的方式，并要求用户创建自己的配置数据，以代替标准的G码编程。这一工艺在一些特殊领域的应用效果很好，如凸轮的磨削加工和导向切削加工。

　　路径误差学习功能可以使用户采用CNC机床替代普通凸轮加工机床作为活塞车床、汽车凸轮磨削或导向切削使用。路径误差学习在某一特定时间内，会重复记忆同样一个轮廓，而且重复每一个指令，做一个动作。重复的周期可以通过一种适应性控制模式进行分析，纠正侍服误差和消除加工中产生的切削干扰，然后调取储存的切削数据，并作为程序执行。普通的自适应误差补偿功能系统可通过侍服软件，发送程序指令和储存的纠正数据达到高精度加工的目的。

　　路径误差学习可将数据储存在NC数控软件内或脱机的PC机内：使用PC机储存数据，并将数据传送到P码可变位置上；NC数控系统可储存这些数据，并可将其转换成P码变量；以太网通信系统可将二进制数据传送到数据服务器内；DNC操作系统可用于用户的标准零件编程。路径误差学习过程是在规定的指令周期内完成的，一般为主轴或C轴旋转一周的时间。每个轮廓需通过几次控制，一般为5～10次之间。在控制过程中，控制器将会对运动自动做一些修正，以尽可能减少因侍服滞后、干扰和同步误差所造成的位置误差。对轮廓的控制完成后，补偿数据被储存起来，以便在生产模式下使用。每个轮廓和补偿数据由程序支配控制。路径误差学习软件适用于机床的高速生产，而又不影响加工精度，而且还允许应用标准CNC机床来代替专用凸轮机床。

　　用于零件重复切削，路径误差学习可以使CNC机床极少出现路径误差，从而达到很高的生产率。

　　良好的操作性

　　首先，零件加工的路径误差学习软件必须易于设置和编程。在加工过程中，只要将G码指令插入到零件程序就可以调取零件学习软件。由于控制软件可以添加到零件程序的任何一个加工顺序中，因此需要高精度加工的地方都非常适用。M码也可以重新定义，使其能够在适应性模式和生产模式之间转换使用。控制器能够创建补偿数据，一旦完成控制后就可设定生产模式指令，在许多情况下，这些M码指令可用宏指令变化值定义实现工艺的自动化。附加的工艺可以储存在脱机的PC机上，然后作为零件变化类型再调回到CNC上使用。目前，控制系统可以支持24个轮廓图形和储存4min以上的学习数据。

　　零件加工的路径误差学习可应用于任何轮廓图形的铣削和车削加工。通过控制可减少路径误差，因此机床能够更接近自由轮廓图形加工。在多周期的控制过程中，因直线切削与圆弧切削之间过渡而造成的突出面、圆弧切削中形成的侍服误差以及因切削负荷所造成的偏差将全部得到修正和控制。另一个有效的应用领域是深孔钻削加工。深孔钻削加工无法通过一次操作完成，必须采用多个行程的加工逐渐加深孔径。每个行程都需快速运行到孔底，但一般来说，必须设定间隙平面，才不会发生超越行程的情况。如果超越行程，钻头可能发生断裂。控制软件可以提高加工精度，避免发生超越行程，同时还可缩短加工周期。在零件切削加工中采用路径误差学习软件后，加工周期缩短了50%以上。

　　适应特定加工工艺

　　刚性攻丝零件控制是适应性控制的最新应用。刚性攻丝用自适应误差补偿功能系统可消除主轴电机与攻丝轴之间的同步误差。在消除同步误差后，刚性攻丝的速度大大加快，而螺纹的等级质量并没有下降，也没有造成丝锥断裂。其编程和功能非常相似，适用于刚性攻丝工艺，但侍服系统与CNC控制系统之间只能使用高速通信。刚性攻丝加工周期可以缩短50%以上，当汽车发动机缸体和气缸盖等部件需要大量攻丝时，其节约的时间是十分明显的。

　　现在，通过应用路径误差学习功能已包括钻削加工、刚性攻丝和自由轮廓的加工。这些能力几乎能够使路径误差学习软件应用于任何CNC生产工艺，具有减少加工周期和提高加工精度的各种优点，在使用适应性控制系统软件后，不再需要专用机床或特殊的编程技术。路径误差学习已应用于侍服微调。反冲力和摩擦力对所有的操作都会产生一定的影响。在电机逆向旋转时，空转运动会产生延时效应并在圆弧切削过程中很突出。反冲力的加速功能可采用路径误差学习软件进行微调，以消除圆周插补过程中表现得产生的空转效应。在圆周的控制中，控制器对反冲力加速功能进行附加修正，自动微调象限突出。此后，对所有的CNC运动、对特殊的零件程序将起到积极的作用。提高机床的生产率将进一步促进CNC控制系统的改进。由于传统的解决方案是在静态的自然条件下执行，因此具有一定局限性。现在，采用路径误差学习和能够纠正其路径误差的CNC系统，可以极大地提高加工速度和加工精度。在未来发展中将进一步扩大路径误差学习软件的功能，将专用机床应用于普通加工。

　　目前，路径误差学习已经应用到自由轮廓的加工、钻削和攻丝。控制软件能够纠正路径误差和重复加工周期中所常见的同步误差。路径误差学习应用能够缩短加工周期，提高加工精度。同时，利用上述特点使CNC系统的应用达到高效性：如汽车发动机零件的钻孔和攻丝、大批量零件的铣削加工、凸轮的磨削加工、导向切削以及活塞车床等其他通用加工机床。【MechNet】

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