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FANUC Oi 数控系统里设定参数实现刚性攻丝

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:122

  1 两种攻丝方式的比较
  以前的加工中心为了攻丝 , 一般都是根据所选用的丝锥和工艺要求 , 在加工程序中编入一个主轴转速和正 /反转指令 , 然后再编人 G84/G74 固定循环 , 在固定循环中给出有关的数据 , 其中 Z 轴的进给速度是根据 F =丝锥螺距×主轴转速得出 , 这样才能加工出需要的螺孔来。虽然从表面上看主轴转速与进给速度是根据螺距配合运 行的 , 但是主轴的转动角度是不受控的 , 而且主轴的角度位置与 Z 轴的进给没有任何同步关系 , 仅仅依靠恒定的主轴转速与进给速度的配合是不够的。主轴的转速在攻丝的过程中需要经历一个停止 -正转 - 停止 - 反转 - 停止的过程 , 主轴要加速-制动-加速-制动 , 再加上在切削过程中由于工件材质的不均匀 , 主轴负载波动都会使 主轴速度不可能恒定不变。对于进给 Z 轴 , 它的进给速度和主轴也是相似的 , 速度不会恒定 , 所以两者不可能配合得天衣无缝。这也就是当采用这种方式攻丝时 , 必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头 , 用它来补偿 Z 轴进给与 主轴转角运动产生的螺距误差。如果我们仔细观察上述攻丝过程 , 就会明显地看到 , 当攻丝到底 ,Z 轴停止了而主轴没有立即停住 ( 惯量 ), 攻丝弹簧夹头被压缩一段距离 , 而当 Z 轴反向进给时 , 主轴正在加速 , 弹簧夹头被拉 伸 , 这种补偿弥补了控制方式不足造成的缺陷 , 完成了攻丝的加工。对于精度要求不高的螺纹孔用这种方法加工 尚可以满足要求 , 但对于螺纹精度要求较高 ,6H 或以上的螺纹以及被加工件的材质较软 ( 铜或铝 ) 时 , 螺纹精度将 不能得到保证。还有一点要注意的是 , 当攻丝时主轴转速越高 ,Z 轴进给与螺距累积量之间的误差就越大 , 弹簧 夹头的伸缩范围也必须足够大 , 由于夹头机械结构的限制 , 用这种方式攻丝时 , 主轴转速只能限制在 600r/min 以 下。
  刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的 , 它在主轴上加装了位置编码器 , 把主轴旋转的角度位置反馈给 技控系统形成位置闭环 , 同时与 Z 轴进给建立同步关系 , 这样就严格保证了主轴旋转角度和 Z 轴进给尺寸的线 生比例关系。因为有了这种同步关系 , 即使由于惯量、加减速时间常数不同、负载波动而造成的主轴转动的角度 或 Z 轴移动的位置变化也不影响加工精度 , 因为主轴转角与 Z 轴进给是同步的 , 在攻丝中不论任何一方受干扰发生变化 , 则另一方也会相应变化 , 并永远维持线性比例关系。如果我们用刚性攻丝加工螺纹孔 , 可以很清楚地 看到 , 当 Z 轴攻丝到达位置时 , 主轴转动与 Z 轴进给是同时减速并同时停止的 , 主轴反转与 Z 轴反向进给同样 保持一致。正是有了同步关系 , 丝锥夹头就用普通的钻夹头或更简单的专用夹头就可以了 , 而且刚性攻丝时 , 只要刀具 ( 丝锥 ) 强度允许 , 主轴的转速能提高很多 ,4 000r/min 的主轴速度已经不在话下。加工效率提高 5 倍以上, 螺纹精度还得到保证 , 目前已经成为加工中心不可缺少的一项主要功能。
  2 刚性攻丝功能的实现
  从电气控制的角度来看 , 数控系统只要具有主轴角度位置控制和同步功能 , 机床就能进行刚性攻丝 , 当然还需在机床上加装反馈主轴角度的位置编码器。要正确地反映主轴的角度位置 , 最好把编码器与主轴同轴联接 , 如果限于机械结构必需通过传动链联接时 , 要坚持 1:1 的传动比 , 若用皮带 , 则非同步带不可。还有一种可能 , 那就是机床主轴和主轴电动机之间是直连 , 可以借用主轴电动机本身带的内部编码器作主轴位置反馈 , 节省二项开支。
  除去安装必要的硬件外 , 主要的工作是梯形图控制程序的设计调试。市面上有多种数控系统 , 由于厂家不 同 , 习惯各异 , 对刚性攻丝的信号安排和处理是完全不一样的。我们曾经设计和调试过几种常用数控系统的刚性攻丝控制程序 , 都比较繁琐。调试人员不易理解梯形图控制程序 , 特别是第一台样机调试周期长 , 不利于推广和使用。尽管如此 , 加工中心有了该项功能 , 扩大了加工范围 , 受到用户的青睐。
  3 不用设计梯形图实现刚性攻丝
  在 FANUC Oi 数控系统里 , 参数 N0.5200#0 如果被设定为 0, 那么刚性攻丝就需要用 M 代码指定。一般情况 下 , 我们都使用 M29, 而在梯形图中也必须设计与之相对应的顺序程序 , 这对初次尝试者来说还有一定的困难。 正常的情况下 ,

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