案例分析 | FANUC常见振动加工问题案例介绍

机型：850立式加工中心

材料：铝合金

问题：铣削三角槽有竖纹

系统：0i Mate-MD+AIAPC

电机：bis12/3000*2+bis22/3000+biI8/10000

（调试前三角槽竖纹明显PG=5000，VG=270）

（调试后三角槽竖纹消除。PG=12000，VG=500）

• 分析：

在系统响应较低时， TCMD 曲线如曲线 1所示，虽然线条比较细和光滑，但由于竖纹主要是机床低频振动导致的，所以实际加工存在明显竖纹。而当响应逐渐提升时，会接近曲线 2，变粗且带有更多的高频成分。实际试切效果显示，如曲线 2 形式的 TCMD 对加工竖纹有改善作用。因此，提高系统整体的响应（ Response），包括电流、速度和位置三个控制环的增益，将有助于改善竖纹问题。

• 解决办法：

开启HRV3功能，尽可能提高X，Y轴速度增益和位置增益。

渐变型圈纹一般与主轴振动有关，应重点确定主轴振动频率与振纹频率的关系，从而判断产生振动的根源。

（加工表面，进给F2000）

如上图所示案例，平面铣削加工时工件表面存在明显的规律性圈纹，通过刻度尺或粗糙度仪测量工件表面的振纹，可以大致计算出振动频率。

使用刻度尺

间距： 0.8mm-2mm

频率： 41.7Hz-16.7Hz（ =2000/60/0.8-2000/60/2）

使用粗糙度仪测量

间距： 0.8mm-1.2mm

频率： 41.7Hz-27.8Hz（ =2000/60/0.8-2000/60/1.2）

• 分析：
  

上图是主轴加工工艺参数，通过计算可以得出主轴振动的频率，和上述粗糙度仪测量后得出的结果对比发现，主轴振动频率与振纹频率并不匹配，排除主轴振动影响原因。

再次分析切削刀痕出现在刀具移动方向出现变化的地方，且刀痕间距不尽相同，刀痕随移动距离逐渐减弱。振动发生在换向处，可考虑调整AI轮廓控制参数进行改善。

• 解决方法：

按照如下方法调整AI轮廓控制参数来减少振纹现象：

1、减小基于拐角速度差（ No.1783）；

2、增加插补前铃型加/减速时间常数（No.1772）；

3、减小插补前加/减速的加速度（No.1660）；

4、增加插补后加/减速时间常数（No.1769）；

• 调整前后加工效果对比：

如下图所示，上半边为客户期望的加工效果，看不到无明暗纹；而下半边为实际加工效果，可以看到明暗纹明显。

• 机床配置：

• 振动排查：

振动排查的重点是找到振动源，机床内部的机械、主轴、地脚和热交换机等部件均是常见振动源；而外部如地面不稳、外围有强振源干扰也都需要格外注意。本次调试中经排查最终发现地脚安装并不稳固。

• 调整前后加工效果对比：

从以上加工效果可以明显看出，地脚未完全固定好是导致1612出现明暗纹的主要原因。对于高速高精度加工的机床来说，机床的稳定是保证加工质量的根本，地脚不稳可能会造成不同的加工问题。常见的对策除了加固外，也可以优化机械结构，增加床身与地脚连接处的厚度，减轻振动。