普通FANUC系统数控机床的精密加工.doc

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1、普通FANUC系统数控机床的精密加工研究伴随着科学技术的进步，现代的机械设计及机械制造技术日益趋向精密、精巧、复杂方向发展。机械设计可以通过相关的计算机辅助设计软件（如AUTOCAD、UGS、PRO/E等）来实现，且大部分的职业院校都开设相关的课程，这样对于机械设计完成精密、精巧、复杂的零部件提供了可靠的保证。相对于机械制造，机械设计可以海马天空，有些无法通过机械制造来实现。但有很多可以实现的，却因为加工制造技术的缺陷，使加工时间、加工质量受到极大的制约。本文尝试对普通FANUC系统数控机床的精密加工进行研究。1、 精密、精巧、复杂的机械零部件的代表特征是：结构复杂、形状及位置公差要求严格、表

2、面质量要求很高（如轿车前大灯注塑模具、计算机鼠标模具、家用电器外壳等）。2、 基于精密、精巧、复杂的机械零部件的加工机床，要求具备主轴高转速、工作台高快速移动和高进给速度。3、 世界最著名的数控系统供应商德国的SIEMENS和日本的FANUC现阶段对中国实行先进数控系统的出口限制，国产的数控系统还不具备进行高速加工的计算能力。大部分的国产数控机床床身也不适合高速加工。这样对中国的先进零部件的加工就形成了制约。本文的研究方向是基于台湾产友嘉数控机床配备FANUC 0MD系统的加工中心进行精密高速加工的实验性研究：1、 实验项目：家用吹风机外壳注塑模，试验用机床；YCMV116B，试验用材料是：H

3、13，试验用刀具：SECO(瑞典山高公司品牌)2、 我们进行试验的机床是YCMV116B（台湾友嘉实业股份有限公司产），主轴最高转速10000转/分钟，进给速度最高10米/分钟，配备FANUC18M系统（可4轴联动，配备伺服模块）。3、 材料H13（4Cr5MoV1Si）是热注塑模常用的模具钢材料，当加入0.060.15S和1.0Mn使其成为易切削钢时，可用于制造塑料模具，其机加工性能良好。材料经过调质处理，使硬度在（4044）HRC范围内进行加工，并可抛光达Ra为0.05m的镜面光洁度，满足高光洁塑料模具要求。4、 刀具采用瑞典SECO公司的高速球型铣刀，相对于H13，其切削参数为：Vc=1

4、70（M/Min），Fz=0.009Dc（MM/齿），ap=0.5（MM）, ae=5（MM）。一、实验过程：1、 用SECO产217.69-2525.0-09-3A（TD250M/F15M）方肩铣刀粗铣外形。铣削参数：Vc=215（M/Min）, Fz=0.14（MM/齿），ap=ae=25（MM）。外形图1：图加工时间：17MIN共加工3件。2、 精加工（不改变系统内部参数）：外形图2 图2加工时间：44Min粗糙度：Ra=12.5um刀具磨损：较严重3、 精加工（改变部分与加工有关的系统内部参数）：外形图2加工时间：41Min粗糙度：Ra=6.3um刀具磨损：较轻4、 精加工（改变部分系

5、统内部参数）：外形图2加工时间：35Min粗糙度：Ra=1.6um刀具磨损：很轻二、参数改变情况：1、第一次修改：1432100001000010000各轴最大切削进给速度（mm/min）1621323232各轴快速铃型加减速时间常数T2（ms）17303500在圆弧半径R下的进给速度上限（mm/min）1732100基于圆弧半径的进给速度钳制下的下限速度（mm/min）176816切削进给插补后加/减速的时间常数（ms）1771320到插补前加减速中最大加工速度之前的时间（ms）1783400400400基于拐角速度差在减速时的允许的速度差（mm/min）17840发生超程报警时的速度（mm

6、/min）根据超程时的超程距离设定1602#6，#310001000插补后加减速为直线型（使用插补前铃型加减速）插补后加减速为铃型（使用插补直线型加减速）1825500050005000位置增益2003#3，#5000111000001110000011100#3PI控制有效#5背隙加速有效2021256256256负载惯量比（速度环增益倍乘比）206710005000TCMD（转矩指令）过滤器2069200200200速度前馈系数2071555背隙加速有效时间2082000背隙加速停止量2092995099509950先行（位置）前馈系数2107100100100切削用负载惯量比倍率（%）2

7、109000FAD时间常数2119202020停止时比例增益可变用，判断停止电平2334100100100高速HRV电流控制时电流环增益倍率（切削）2335100100100高速HRV电流控制时速度环增益倍率（切削）2、第二次修改：1432100001000010000各轴最大切削进给速度（mm/min）1620969696各轴快速直线型加减速时间常数（ms）1621323232各轴快速铃型加减速时间常数T2（ms）17303500在圆弧半径R下的进给速度上限（mm/min）17315000相对于基于圆弧半径进给速度上限值的圆弧半径R（1um）1732100基于圆弧半径的进给速度钳制下的下限速

8、度（mm/min）176816切削进给插补后加/减速的时间常数（ms）177010000插补前加减速中最大加工速度（mm/min）1771320到插补前加减速中最大加工速度之前的时间（ms）1783400400400基于拐角速度差在减速时的允许的速度差（mm/min）17840发生超程报警时的速度（mm/min）根据超程时的超程距离设定1785400400400基于加速度的速度确定中用来确定允许加速度的参数（ms）设定达到最大切削进给速度（1432）之前的时间标准设定值假定最大切削进给速度为10000mm/min1602#6，#310001000插补后加减速为直线型（使用插补前铃型加减速）插补

9、后加减速为铃型（使用插补直线型加减速）1825500050005000位置增益2003#3，#5000111000001110000011100#3PI控制有效#5背隙加速有效2005#1010000100100001001000010前馈有效2006#4000000100000001000000010在速度反馈中使用最新的反馈数据2007#6000000000000000000000000FAD（精密加减速）有效2009#7000000000000000000000000背隙加速停止有效2016#3000100000001000000010000停止时比例增益倍率可变有效2017#71000

10、00111000001110000011速度环比例项高速处理功能有效2021256256256负载惯量比（速度环增益倍乘比）206710005000TCMD（转矩指令）过滤器2069200200200速度前馈系数2071555背隙加速有效时间2082000背隙加速停止量2092995099509950先行（位置）前馈系数2107100100100切削用负载惯量比倍率（%）2109000FAD时间常数2119202020停止时比例增益可变用，判断停止电平2202#1010000000100000001000000切削，快速速度还增益可变2202#2010000000100000001000000

11、1/2PI电流控制只在切削方式有效2203#20000000000000000000000001/2PI电流控制有效2209#2000000000000000000000000FAD直线型有效2013#0100000001000000010000000HRV3有效（伺服初始化的电机代码必须按照HRV2/3设定2013#21000000010000000100000001/2PI电流控制只在切削方式有效2334100100100高速HRV电流控制时电流环增益倍率（切削）2335100100100高速HRV电流控制时速度环增益倍率（切削）三、日本FANUC公司在向我国（包括港澳台地区）出口其系统时，有意将其本身具备的前馈控制（AI先行控制）参数隐瞒，使整机无法实现复杂形状的精密加工。由于加减速度无法进行有效的控制，加工表面及刀具磨损无法达到理想的效果。通过以上三次的实验，发现将其前馈控制（AI先行控制）进行适当的修改，就可以用普通的数控机床实现高速精密加工。这样不仅可以提高加工质量，节约加工时间，同时减轻加工刀具的磨损，提高产成品率，降低加工成本。word文档 可自由复制编辑