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  • 金屬加工技術

    ERRE測試功能在解決工件表面質量問題中的應用

    轉載 :  zaoche168.com   2022年11月16日

    數控系統提供了一些測試軟件功能,用于數控機床新機的伺服優化及機電匹配,同時靈活使用這些測試功能,也可作為故障診斷的輔助手段。以解決加工表面質量問題為例,簡單介紹FIDIA數控系統ERRE測試功能的使用方法。


    01 序言

    為測試兩軸聯動插補運動時的動態響應狀態,意大利FIDIA數控系統提供了ERRE測試功能,該功能可以數字化記錄兩根軸一段往返行程的運動過程,圖形化顯示出理論和實際位移之間偏差的曲線數據[1]。通過對測試圖形結果進行分析,可用于伺服優化,同時也可作為故障診斷的重要輔助手段[2]。以下就簡單介紹一下FIDIA數控系統ERRE測試功能的使用方法。

     

    02 FIDIA數控系統ERRE測試功能介紹

    在使用ERRE測試功能時,需要進入ERRE系統界面中進行一些相關參數設置(見圖1),包括以下9個主要的參數:ERRE_AXIS1、ERRE_ AXIS2、ERRE_MOVEMENT1、ERRE_MOVEMENT2、ERRE_LMIN、ERRE_LMAX、ERRE_ERRCD、ERRE_FILERECERRE_THRESHOLD。

    1 ERRE參數界面

    1ERRE_AXIS1 該參數用于選擇需要做測試的第1軸,如X、Y、Z、AC等。

    2ERRE_AXIS2 該參數用于選擇需要做測試的第2軸,如X、Y、Z、AC等。

    3ERRE_MOVEMENT1 該參數用作定義第1軸測試過程中移動的距離(單位:mm),缺省設定值為2。

    4ERRE_MOVEMENT2 該參數用作定義第2軸測試過程中移動的距離(單位:mm),缺省設定值為2。

    5ERRE_LMIN 該參數用作定義兩個連續點的最小距離(單位:mm),缺省設定值為0.01,對應FPDGT LMIN參數(數字化記錄最小值)。

    6ERRE_LMAX 該參數用作定義兩個連續點的最大距離(單位:mm),缺省設定值為1,對應FPDGT LMAX參數(數字化記錄最大值)。

    7ERRE_ERRCD 該參數定義弦波誤差值(單位:mm),用來設定自動記錄點的公差及頻次,缺省設定值為0.002,對應FPDGT ERCD參數(數字化記錄弦向誤差)。

    8ERRE_FILEREC 該參數如果關閉,每次測試結果就都會保存在臨時文件ERREDFLT.TMP中,當前測試結果會把上一次的測試結果覆蓋,上次的測試結果將會丟失。如果該參數打開,測試結果就將保存在C:\FIDIA\TEST目錄下的ERRExx.TXT文件中,文件名會按照數字順序(xx01、02……)自動進行編號。

    9ERRE_THRESHOLD 該參數用于定義最大允許偏差值(單位:mm),缺省設定值為0.1。如果一個點或多個點超出該參數設定值,則會在測試結束后,在信息欄中顯示出來。在執行ERRE測試前,需要關閉數控系統中CQA(平移)、FSC(比例因子)及SWCNC等功能(可通過執行RESET EXE命令,初始化相關設定)。執行ERRE測試時,數控系統自動打開DGT(數字化功能)和自動運行功能,同時ERRE系統界面中的參數界面設定值激活。ERRE測試執行結束后,數控系統界面將會圖形化顯示出理論和實際位移之間偏差的數據曲線[3]。


    03 ERRE測試功能應用案例

    一臺FIDIA K系列五坐標加工中心,在XY平面上,加工一條斜線側壁時工件表面出現表面波紋問題(見圖2),無法滿足工件交付要求。排除加工相關因素后,懷疑設備本身動態特性存在問題。

    2 工件表面出現波紋

    使用ERRE功能對X 、Y 軸進行測試, 移動進給速度為8000mm/min,主要測試參數如下。ERRE_AXIS1X;ERRE_AXIS2Y;ERRE_MOVEMENT1100mm;ERRE_MOVEMENT2100mm。

    機床實際上會按照以下程序自動運行。

    G54 G90

    X0. Y0. F8000

    X100. Y100.

    X0. Y0.

    M30

    ERRE測試結果如圖3所示,從圖3中可以看出,加減速階段最大偏差±0.03mm,在往返的中間過程中,跟隨誤差波動頻繁,且偏差較大,最大達到±0.018mm。

    3 X軸和YERRE測試結果

    由此可見,X軸和Y軸兩軸做直線插補時,兩軸的動態特性不匹配,造成最終的插補位置不穩定。但只是通過此測試結果,無法判斷具體是哪根軸存在問題,造成這個結果的原因可能是某根軸運動控制存在問題,或者兩根軸都存在問題。因此可以使用ERRE測試功能對X軸和Z軸或者Y軸和Z軸進行測試,根據測試結果進行對比和排除。

    繼續使用E R R E測試功能, 對Y 軸和Z 軸進行測試,使用同樣的測試參數,測試結果如圖4所示。從圖4中可以看出,加減速階段最大偏差±0.006mm,在往返的中間過程中,跟隨誤差波動及偏差正常,最大偏差±0.003mm。由此可見,Y軸和Z軸兩軸做直線插補運行正常。主要測試參數如下。ERRE_AXIS1Y;ERRE_AXIS2Z;ERRE_MOVEMENT1100mm;ERRE_MOVEMENT2100mm。

    4 Y軸和ZERRE測試結果

    機床實際上會按照以下程序自動運行。

    G54 G90

    Y0. Z0. F8000

    Y100. Z100.

    Y0. Z0.

    M30

    通過第二次測試結果,可以排除Y軸問題。問題聚焦在X軸,通過對X軸進行深入排查,發現X軸絲杠由于潤滑不足而導致磨損較為嚴重,絲杠反向間隙較大。X軸采用光柵尺閉環控制,造成該軸移動時由于負載變化而影響到移動速度波動,進而影響插補運動不穩定。更換X軸絲杠后,斜線側壁表面波紋問題消失(見圖5),故障解決。

    5 更換X軸絲杠后的工件表面


    04 結束語

    影響工件加工質量的因素很多,與操作、編程、工裝夾具、刀具及設備動態特性等都有關系,遇到此類問題,需要逐一分析和排除。FIDIA數控系統ERRE測試功能不僅可以用作加工工件質量問題診斷,也是伺服優化的一個重要工具,可依據測試結果進行加減速度、速度環積分時間及S型加減速時間相關參數的優化調整。掌握該功能的使用方法,不但可以提高設備維護人員的技術水平,還可縮短故障診斷時間。


    參考文獻:

    [1] 意大利FIDIA公司. FIDIA CNC SOFTWAREINSTALLATION V5.3 VERSION[Z]. 2014.

    [2] 劉希金. 數控機床故障檢測與維修問答[M]. 北京:機械工業出版社,2003142-150.

    [3] 沈兵. 數控機床數控系統維修技術與實例[M]. 北京:機械工業出版社,2001544-546.

    本文發表于《金屬加工(冷加工)》2022年第1090~92頁,作者:昌河飛機工業(集團)有限責任公司 胡輝,原標題:《制作臥式銑床簡易工裝解決產品裝夾定位問題》。

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