高档数控机床应用技术

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1、圈据统计，世界范围内，五轴机床真正用于五轴联位置和方向能够通过两条曲线来控制。动加工仅占5％，如叶轮、叶片、航空结构件等特殊零刀具矢量大圆插补(ORIVECT)与线性插补件；73％用于五轴定向加工，如模具制造等；五面体加(ORIAXES)比较可知，当切削航空结构件时，用I~22％(见附表)。因此，建议数控系统厂家多关注RTCP编程，侧面轮廓会产生过切。五轴定向加工和五面体加工的功能。西门子提供的这些功能，其特点是把后置处理的工作五轴加工分布情况表放在了系统里，主要目的是简化编程。通过系统提供的刀具矢量控制可以

2、手工二维编制五轴程序，程序段数减少。五轴定向加工五面体加工五轴联动加工Nl0TRAORI(1)73％22％5％N120G54Nl3OTRANSX8OY9O我国研制高速、高精、五轴联动和车铣复合机床N140AROTZ···已有六七年时间了，真正能批量生产取代进I：1的不多。N150ORIWKSN1600RrVECT究其原因，是对数控机床不理解，对机械、数控系统和N170CUT3DCNC应用的共性技术研究不够，没有把三项技术最大性N18OISD=0Nl90G0X0Y一40Z一39能发挥出来。N20oG1G41XO

3、Y一50Z一5OA3-0B3=一10C3-40一、多轴编程和后置处理N2lOX2ON220ORIC0NCCW五轴联动包括RTCP编程和方向编程。国产五轴联N230A6-0B6=0C6=1动数控系统存在的问题是，只关注RTCP编程，对以下N240G3X30Y一40CR=lOA3=10B3=0C3=40提供的控制指令很少，如：刀具矢量编程、速度控制、N250ORIVECT轨迹特性控制和动态特性控制。N260G1Y40N270ORIC0NCCW1．刀具矢量编程N280A6=0B6=0C6=l(1)西门子五轴加工包可

4、提供以下功能：N290G3X20Y50CR=10线性插补(ORIAXES)：RTCP编程；大圆插补(ORIVECT)：在一个平面里进行方位的改变。圆锥N420G40Y一40Z一39A3=0B3=oC3=1N430GOZl0o插补(ORICONCWORICONCCW)：刀具运动在一个N440TRAF0OF圆锥表面上变化；双曲线插补(ORICURVE)：刀具的(2)RTCP编程的后置处理(见图1)。参磊肛籼工——

5、Exp州~ewpaint■_—■■■_—■■-■圜■●瞄日■譬曩翻一三，误差补偿误差1．误差补偿功能

6、差曲线西门子~lFANUC提供了以下几个功能：直线度补偿——大型机床；重力补偿(挠度补偿)——滑枕；摩．lf△K最擦力补偿——每台机床都需要补偿；三维误差补偿(平面误差补偿)——高精度机床；体积误差补偿(机床有zlKx=Ko(tan(7)(尸x-Po)21项精度补偿)——西门子VCS五轴机床误差补偿(见图5图4)，以改善几何误差；热补偿。温度7_时的误差曲线误爰}_zO图6(a)理想情况(b)实际情况(2)龙门加工中心主轴热伸长补偿龙门机床主轴一般都有滑枕和变速箱发热严重，主轴热伸长一般在0．2mm以上，所以

7、一般要进行热补偿。FANUC主轴简易热补偿是通过外部数据输入功能，I~PLC控制外部坐标系偏移来实现的。四伺服优化伺服优化可通过动态精度调试和误差补偿，提高加工速度、加工精度和加工效率。高速机床和大型机床伺服优化对产品质量影响很大，国外伺服优化已变成一门专业。(1)国内数控系统目前存在的问题①驱动功能(c)几何误差等于700~tm不够强大，可供优化的参数少。②基本不提供对插补器图4VCS体积误差补偿的优化。③伺服优化的软件功能不全。④系统厂家对伺2．热补偿服优化试验做得不系统，没有一个完整的优化方法和策国内一

8、些高校把热补偿研究得过于复杂，反而没略。其结果：对高速加工、大型机床和全闭环机床，作有操作性，西门子和FANUC都提供了温度补偿选项，为机床厂家也束手无策(见图7)。现在国内机床现阶段的主要热问题有丝杠热伸长和主轴主轴转速n：8000r／min热伸长。进给速度3～6m／min全闭环控制(1)丝杠热伸长补偿丝杠热伸长有两种形式：FANUC和西门子系统的轮廓误差参数一种是与位置有关，大部分非刀具轴的温度补偿，如认值是lmm／F1000图5所示，X、y轴误差曲线接近于线性，因此将其按线轮廓加工误差很大性处理(非线性

9、的误差对精度的影响可忽略)；另一种图7一个／JnT实例与轴的实际位置值无关，刀具轴(比如L妯)的温度补偿，如图6所示，某一温度下的补偿曲线是一条水平的(2)伺服优化技术①机床振动抑制技术：加减直线。速振动、停止振动、外部固定频率振动和机床共振。②争跏工～———．_．专IIll家视I点Il[Expe~Viewp口int高速高精度轮廓加工优化技术。③摩擦误差补偿。④(11)FANUC系统的减振控制功能将