最近在貼吧里看到有人問,立式850加工中心加工曲面時出現加工輪廓變形的現象,導致實際輪廓與理論輪廓形狀不符。設備配置發那科系統,三軸聯動,適合做各種復雜曲面的加工。下面山東海特數控加工中心廠家針對這一情況介紹幾種影響輪廓精度的原因以及處理方法,希望對你有所幫助。
1.1 異常狀況
公司內某850加工中心加工渦旋盤時,三座標測量儀測得工件實際輪廓斜45°方向整體變形發生輪廓度變形,第一、三象限輪廓擠壓變短,第二、四象限輪廓拉伸變長,形成斜橢圓狀輪廓(如圖1)。(本文所述的所有輪廓度圖形,圖中4條曲線,形狀不規則的一條是實際測量曲線,另外三條形狀規則的曲線,中間一條是理論曲線,另外兩條分別是最大允許偏差尺寸和最小允許偏差尺寸。)
1.2 原因分析
出現以上情況后,立即對設備主軸及定位夾具進行評價,主軸各項指標合格,夾具定位面平面度0.012 mm(管理范圍0.006 mm),調整至合格范圍內后,再加工工件輪廓度變形未見好轉。后使用條式水平儀對設備水平狀態進行評價,設備靜態水平(托盤移動至中心位置測量)X向實測0.02 mm/m,Y向實測0.04 mm/m,未見異常。但在評價設備動態水平后發現,條式水平儀X向放置時,手輪搖動設備Y軸由外向內移動托盤過程中,設備水平狀態由左低右高逐漸變化為左高右低,變化值達0.08 mm/m,也就是說此設備的動態水平狀態是扭曲的。
至此,初步斷定輪廓變形為設備動態水平差異過大所致。因為我公司使用850加工中心加工動渦旋盤輪廓時,Z軸只轉動而無位移,設備通過X、Y軸聯動帶動工件移動完成切削。X、Y軸移動時,托盤會因設備動態水平的扭曲,導致各加工加工位置與設備主軸的相對狀態發生改變,從而影響工件側壁各處加工不均勻,最終形成輪廓變形。
1.3 處理方法
根據設備動態水平狀態調整設備地腳螺釘,將上文所述的變化量控制在0.02 mm/m范圍內,并保證手搖Y軸前后移動時,條式水平儀左右高低的方向不改變。再試加工進行測量,工件輪廓變形消失,如圖2。
此類輪廓變形的原因大多出現在新購置或移位不久的機床,設備固定不牢靠,首次調整設備水平后,在進行連續加工一段時間的過程中,由于設備自身重力及震動,設備狀態會出現微小變化,導致實際加工輪廓偏離理想軌跡,所以在新購置或移位不久的機床,使用初期需要注意加工情況及設備自身狀態,適時調整,防止加工出不良工件。
2.1 異常狀況
公司內某850加工中心加工渦旋盤,三座標測量儀測得工件實際輪廓同樣在斜45度方向整體變形發生輪廓度不良,第一、三象限輪廓擠壓變短,第二、四象限輪廓拉伸變長,形成斜橢圓狀輪廓(圖3)。
2.2 原因分析
此設備出現輪廓變形前一月,曾更換過全新X軸導軌一副,因此先排除X軸導軌方面的影響。再評價設備主軸、定位夾具無異常后,測量設備靜態水平狀態也正常。但在評價動態水平過程中仔細觀察發現,水平儀X向放置時,手輪搖動Y軸前后緩慢移動,有兩段很小的范圍內,水平儀顯示氣泡來回移動明顯,變化量大于0.1 mm/m,而Y向前、中、后三點的差異僅0.02 mm/m。
從這種情況來看,設備動態水平并無扭曲現象,而造成Y軸小范圍內移動過程中水平儀顯示氣泡來回移動的原因是Y軸導軌磨損。因為Y軸移動時,前、中、后三點設備水平狀態一致,說明動態水平正常,而托盤移動至導軌磨損嚴重的位置時,托盤便會帶動工件隨之傾斜,導致工件曲面輪廓變形。
2.3 處理方法
Y軸導軌磨損嚴重需要及時更換,但因公司內臨時無備件,導軌磨損的位置又正好在工件的加工位置,所以暫時將工件定位夾具Y向位置在設備行程允許的范圍內移動100 mm,使加工位避開導軌磨損位置,試加工并測量工件輪廓度,有很大改善(圖4),短期內可以生產。
在進行單一零件大批量加工的設備使用過程中,導軌長期在某局部范圍內移動,磨損不均勻,導致局部磨損嚴重。這種情況需要在設備使用過程中經常改變工件加工位置,從而有效的延長導軌的使用壽命,同時也能減少加工不良。
3.1 異常狀況
公司內某850加工中心加工渦旋盤,三座標測量儀測得工件實際輪廓形狀異常,有錯位現象,如圖5。
3.2 原因分析
根據實測輪廓圖形看,錯位發生在0°和180°的象限交界處,而這正是加工過程中X軸運動方向改變的位置,于是屏蔽設備X軸光柵尺,使之無效,再使用杠桿千分表測得X軸絲杠反向間隙為0.008 mm。由此判斷為設備X軸絲杠反向間隙過大導致加工輪廓錯位。
3.3 處理方法
根據X軸反向間隙實測值,將參數P1851中X軸設定值由5改為80,參數P1852中X軸設定值由5改為80,試加工并測量工件輪廓度,形狀錯位現象消失,如圖6。
絲杠反向間隙的存在是影響換向點輪廓精度的最主要因素,針對此類問題,FANUC 0i系統可通過調整參數P1851(各軸進給時反向間隙補償值)和參數P1852(各軸快速移動時反向間隙補償值)來解決,有時還需調整另外一些參數,比如設定P2003#5為1(反向間隙加速功能有效),再調整參數P2048(反向間隙加速范圍值,典型設定為600)、P2071(反向間隙加速有效周期,通常設定為50~100),如果過切,再將參數P2009#7設定為1(使反向間隙加速停止功能有效),調整參數P2082(反向間隙加速停止時間),典型設定為5。
總結:輪廓度是影響850加工中心性能的重要指標,渦旋盤側壁輪廓度出現變形的情況,這個問題不容忽視。在生產中要根據實際情況多方面調查并處理,以保證我們的數控加工中心能加工出理想的曲線輪廓。