改進五軸加工提高工件生產速度

為了最大限度降低幾何外形偏差,用戶可以採用其CAM系統。在NC程式計算之前,可以在設備配置方面進行糾錯,然後再納入程式中。採用旋轉3D誤差補償功能,可以在空間上對此類軸誤差進行補償。


電腦數位控制(CNC)領域的發展使得工件的表面品質更高、加工時間更短,同時也有利於增強干涉防護能力和停機後的快速重啟。

對加工精度、工件表面品質和成本控制等方面的要求日益高漲,順應這種趨勢,Fanuc公司在EMO2009展會上展出的30i-A和31i-A5系列的CNC控制系統,就可以為機床製造廠商和機床用戶帶來實實在在的好處。這些針對五軸加工的新功能可以改進工件表面品質,縮短加工時間,提高干涉防護水準並實現設備停機後的重新快速開機。

五軸同步加工的軟體功能

在這方面,控制系統製造商可提供品種繁多的五軸同步加工軟體功能。這些功能都顯著提高了加工效率。這些功能有刀具長度補償、刀具糾偏、刀具半徑補償和切割點補償等。此外,還有Smooth TCP和High-Speed Smooth TCP等功能。其中,Smooth TCP功能以Tool Center Point為基礎,對刀具調節中的偏差進行補償。另外,Smooth TCP還可忽略刀具中點位置的冗餘指令。High-Speed Smooth TCP功能可以用於現有的程式中,它含有刀具方向補償功能,以達到側面加工時的均勻運動。採用這兩種功能,可以獲得更好的表面品質和更短的加工時間。

針對斜面加工(“3+2”軸加工)場合,開發出了一種稱為Guidance-Screen(引導屏)的技術。通過這種螢幕,設備操作人員可以獲得圖形支援,並可通過對話,索取所需的程式。據製造廠商稱,操作人員可以在下列不同方式之間進行選擇:歐拉角度,“滾動,傾斜和偏離”(RPY),空間三點,兩個向量,角投影或刀具軸的方向等。

為了獲得更好的加工效果,針對五軸加工場合,有各種不同的輔助功能可供選用。在這些不同的輔助功能中,有些是新開發的功能,有些是改進型功能。例如,對“3D Interference Check”(3D干涉檢查)防干涉功能加以改進,對五軸加工的“Quick-Program-Restart”(快速程式重啟)功能進行了研發。這個功能可以使設備在停機(如刀具斷裂或停電)之後快速重啟。螢幕上相應的資訊可以幫助設備操作者重新啟動程式,而加工作業還能從停機前的位置繼續進行。

旋轉3D誤差補償提高加工精度

對於30i和31i-A5系列CNC系統來說,“旋轉3D誤差補償”功能為一種設備幾何外形錯誤提供了矯正功能(圖2)。與目前大多數參照一根直線軸的補償方法相反,旋轉3D誤差補償功能可以對整個設備空間的3D測量資料進行處理。由於這種功能也可以參照旋轉軸,因此很適合用於五軸設備。其結果是對設備動態性能進行誤差補償,實現更高的加工精度。


對於30i和31i-A5系列CNC系統來說,“旋轉3D誤差補償”功能為設備的幾何外形錯誤提供了矯正功能 。

沒有任何機床是完美無缺的,所有的軸都會以不同的方式出現誤差:一個典型的例子便是主軸斜率誤差。如果軸很長,或很高的上部構件發生傾斜的話,則會發生一定的撓曲。現代CNC機床應該通過其補償功能(例如Fanuc公司的傾斜誤差補償等)克服誤差。但是,這種補償應該是針對各軸分別進行的。其他一些小的錯誤和誤差,如軸之間輕微的角度偏差和輕微的扭動等,則不涉及其中。

為了最大限度降低幾何外形偏差,用戶可以採用其CAM系統。在NC程式計算之前,可以在設備配置方面進行糾錯,然後再納入程式中。但是,這也意味著承受較高的編程費用和此類NC程式在未重新匹配的情況下無法用於其他設備的缺陷。

採用旋轉3D誤差補償功能,可以在空間上對此類軸誤差進行補償。但前提條件是要對設備和軸進行準確的空間測量。由於這項工作牽涉到可觀的費用,所以迄今為止,很多用戶都沒有這樣做。

通過一種新的方法,可以減輕這種空間測量工作的難度。因此,Fanuc公司近年來已經制定並擴展了3D糾偏的可行功能。由此,用戶可以選擇可行的旋轉3D糾偏功能,不僅可針對線性軸,也同時可針對圓軸。通過CAM軟體的補償即變成了多餘。在對設備進行測量和植入資料之後,控制系統即自動開始檢測所有軸上的線性偏差。此時,不僅Tool Center Point(刀具中點)可以得到補償,同時旋轉軸也可得到糾正。例如,若刀具與工件之間的角度偏差大約15°的話,則300mm孔的上部開口應比下部開口大約8μm。在進行精密的深孔鑽加工時,不應該忽視這種誤差。糾偏結果要視設備的測量結果和設備的機械性能而定。根據控制系統廠商介紹,這樣的糾偏無疑會獲得更高的精度,因為設備的幾何外形誤差得到了補償。試驗結果表明,定位精確度平均提高了兩倍。

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