FANUC | 钻削中心加工效率和精度提升调试案例

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。

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：

调试前后的对比图形如下：

 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

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：

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：

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：

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：

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。