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FANUC | 钻削中心加工效率和精度提升调试案例

案例分析 | 钻削中心加工效率和精度提升调试案例

内某生产企业采购的某机床厂家(下称“MTB”)生产的钻削中心,经打样测试,存在机床振动、加工效率不达标等问题。

 

1现场问题确认

 

最终用户要求在15min30s内完成稳定加工且尺寸达标。而此前MTB现场人员自行调试时,程序运行时间为16min6s左右,且机床存在较严重振动。

2问题分析与解决

 

根据现场问题情况,考虑分三步解决:

1. 系统基本参数确认与优化;

2. 首先在机床空跑情况下,进行机床振动抑制及加工效率提升;

3. 在机床可以稳定运行,且加工效率达标的情况下,进行工件实际加工测试,完成加工精度调试。

 

 ① 

 系统基本参数的优化 

 

使用ServoGuide对各轴频响曲线、TCMD曲线进行测试,结果均为正常,但X、Y轴机械响应特性存在较明显差异,导致两轴位置环增益、时间常数、前馈能参数一致的情况下,循圆曲线呈椭圆,且X轴换向点过冲。此时通过调整如下参数进行优化:

案例分析 | 钻削中心加工效率和精度提升调试案例

 

调试前后的对比图形如下:

案例分析 | 钻削中心加工效率和精度提升调试案例

 

 ② 

 机床空跑测试优化 

 

首先在机床空跑情况下,进行机床振动抑制及加工效率提升。实测发现机床运行时间在16min6s左右,且存在较严重振动。而通过观察机床空跑情况,发现机床振动主要发生在G00定位过程中,因此主要是由于快移时间常数设定不合理导致。同时换刀过程可以看到Z轴动作有明显卡顿感,且刀盘响声较大。 所以我们认为影响当前效率的主要原因有:

1)换刀时间过长:机床配置德大普通电机刀库,相邻刀位换刀时间3.1s,慢于主流厂商换刀效率水平;

2)第二插补后时间常数等设定不合适:开启该功能会在一定程度上降低加工效率,应设定合适的时间常数。

因此,重点从以下三个方面予以改进:

 

1)换刀宏程序优化

修改机床的换刀宏程序,将相邻刀位换刀时间由3.1s将为2s左右,全程加工共24次换刀,经测试,总体加工时间缩短共计26s。

2)系统参数优化

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3)其他调整

X、Y、Z、B轴快移速度、时间常数。

由于X、Y、Z轴电机最高转速4000rpm,丝杆螺距16mm,因此理论最大快移速度可达64m/min。但速度提升后,机床振动加剧,且刀库换刀是出现异响。故暂时恢复原值;

B转台初始快移定位速度为15m,尝试提升至20m,转台运行较为平稳,但出现反向间隙不稳定的问题。故同样暂时恢复原值。

在此基础上,调整X、Y、Z轴快移时间常数,P1620=72、P1621=36,,调整后最终实现14min50内完成程序空跑运行,且机床换刀动作流程无异响,运行平稳无振动。

 ③ 

 机床实际加工测试 

工件内壁过切问题

实际加工后问题点如下图所示:

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问题点1:X轴G01正向换向点位置过切

调整背隙加速参数P2048:350——>450,P2094:0——>350,重新加工,该处过切问题消除。

问题点2:T18号刀具断刀

T18号刀具为剃刀,用户加工侧壁底部的凹槽,CIMCO模拟走刀路径:

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分析认为T18号断刀原因X轴正向G00定位停止时产生过冲,Z轴下刀时,刀具与工件内壁产生干涉,导致断刀。

尝试开启快移插补前加减速(P19501#5),并调整相关参数(P1671、P1672),对比加工结果如下:

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由上可见,开启快移前插补加减速,可以提高G00定位精度,解决T18号刀断刀或过切问题,但同时会导致机床振动、定位效率降低的问题。

关闭快移插补前加减速功能,尝试降低X轴快移前馈系数:P2214#4=1,P2092=10000—>9000,P2069=100—>50。经实际测试,机床运行平稳、未发生断刀及过切,总加工时间维持在15min19s左右。

经最终用户现场人员确认,工件形状达标,未出现断刀及过切问题。

至此,完成现阶段机床振动、加工精度、加工精度全部问题的解决。最终确认主要加工参数设定如下:

案例分析 | 钻削中心加工效率和精度提升调试案例

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3调试结果

 

经过本次调试,解决了机床加工效率、机床振动、T18号刀断刀、工件内壁轮廓拐角过切、工件外形误差等问题,帮助客户顺利开展加工生产的工作。

 
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