数控机床常见振动加工问题案例介绍

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ataouji

2021-06-11 17:33:55

机床振动是引起机床加工问题最主要的原因之一,尤其对于高速高精度加工,即便是轻微的振动也可能产生明显的振纹,所以,消除机床振动是加工调试中极为重要的环节。

机床可能产生振动的因素很多,如机械装配、系统控制、伺服驱动、主轴,甚至机床外部因素也可能破坏机床的稳定性,所以排查难度较大。本文将介绍三个常见振纹案例的分析和解决,帮助用户初步了解常见振动加工问题。

1

竖纹案例

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。

2

渐变型圈纹案例

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。数控编程UG交流Q群:610677581,想学习数控编程领取免费学习资料加本群

(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:

3

明暗纹案例

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。

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