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发布时间:2021-03-13 08:12:13浏览次数:


减少模具制造中的尺寸误差


在工具和模具制造中,尺寸和轮廓误差必须非常低,以至于几乎无法测量,并且肯定永远不可见。这些要求与对更高生产率和更低成本的要求越来越矛盾。新的控制选项为关键问题提供了可能的解决方案,这些问题在生产过程的相互矛盾的需求之间是高度精确的,同时又是高效的。用户可以利用这些功能在任何加工情况下发挥出机器的最佳性能,同时有效地满足工件精度要求。


如何将机器最佳地调整到给定的加工条件?

工具制造商正在寻找优化速度的方法。结果,当机器在3D表面上移动时,要么控制了周期,要么提高了转速会引起气刨问题。发生这些问题时,基本上有两种选择:请机器的工程团队为应用程序微调机器,或者-如果机器允许的话-使用操作员可以访问的嵌入式循环来更改动态。


如果机器供应商进行了调整,则供应商将派遣服务或应用工程师,他们将研究应用并测量机器轴的性能。然后,工程师可以对其进行电子调整,以优化抽动率,速度和同时移动的轴数。这种控制级别通常隐藏在大多数操作员无法访问的参数中,这意味着在等待服务呼叫时可能会增加停机时间和成本。


在某些系统中,操作员可以通过使用嵌入式循环来优化轮廓精度来更改动力学,轮廓精度可单独指定控件可用的路径宽度。使用者可以直接影响最大可达到的轮廓进给速度以及加工时间,特别是对于方向变化众多的轮廓元素,这是自由曲面的共同特征。


在这种情况下,优化加工过程始于数控(NC)程序的数据质量,并实现了三轴和五轴铣削中进给轴的优化运动控制。数据质量不足通常会导致运动控制不佳,从而导致铣削工件的表面质量较差。一些系统可以使用加速度限制和急动平滑运动控制预先动态计算轮廓,并及时调整轴速度以进行轮廓转换。因此,即使对于在相邻刀具路径中具有高度不规则点分布的轮廓,也可以在较短的加工时间内铣削干净的表面。


需要解决的问题是对表面质量和一致性的期望,同时确保机器以最佳速度运行。如果客户遇到这些问题,则应与机床制造商联系,或者-如果他们的机床具有控制系统-确保操作员了解如何优化功能和精度。


如何充分利用铣床的动态特性?

回到第一个问题中讨论的内容:机器行为和功能至关重要,这需要动态响应的机床,高精度,线性刻度和闭环反馈系统。


在用于一般应用的典型机床中,有一种电子设备可测量球轴的旋转。这种测量依靠编码器将信息反馈给控制器-因为随着机器的预热或运行一段时间,螺距开始调整。闭环反馈系统将编码器信息与实际运动进行比较,测量轴的位置,然后将其评估为刻度尺上的位置。此闭环反馈可确保对机械进行精确定位。没有这些信息,操作员将无法补偿任何偏差。


在某些系统中,可用的控件  提供了将高精度与动态运动相结合的功能。这些功能不仅可以最大程度地减小在运行过程中影响机床机械性能的力,而且可以使在刀具中心点处产生的偏差最小化。例如,这些功能可以补偿由动态加速过程引入的力,该力会使机器的零件短暂变形,从而导致刀具中心点产生偏差。


一些控件还抑制了主要的低频振动,并允许快速,无振动的铣削。这样就可以设置较高的加加速度值。可以减少加工时间而不会影响表面质量。此外,这些控件可以连续确定线性轴的当前质量,或旋转轴的质量惯性矩,并使进给率控制适应任何给定时间测得的值。这样就提高了每种情况下轴在负载下的动态精度,从而可以为工件侧的进给轴使用优化的加加速度值。结果是缩短了加工时间,因为进给轴可以更快地到达所需位置。


如何有效地实现工件的精度要求?

精度要求越来越严格,特别是在5轴加工领域。复杂零件的制造必须同时具有精确性和可重复性,包括延长的时间。但是,在加工过程中,机器部件承受相对较高的温度波动。运动学转换链因此应该相应地适应。


如果机器不在温度控制的房间中运行,则当机器加热时,温度将改变机器的运动学特性-轴,然后改变枢轴点。如果该点的精度必须保持在几微米以内,则由温度变化引起的变化(机器在热的时候会膨胀,在冷的时候会收缩)会带来真正的问题。


实际上,当钢的温度变化1摄氏度时,一米的钢可能会生长或收缩多达11微米。在加工分型线等时,这可能是一个大问题。所有这些导致在温度差异较大时(特别是在5轴应用中)需要重新校准。


可以通过以下方式手动进行重新校准:在机床上放置一个块,对五个侧面进行加工,然后进行测量以查看工件是否仍处于同步状态。如果不是,操作员可以手动移动基准点。还具有自动功能,允许操作员将测量板和触摸板放在桌子上,然后机器运行循环并自动进行校正。无论如何,在完成5轴高精度应用时,都需要重新校准。


3D工具补偿也变得越来越流行。触发3D测头用于在各种旋转轴设置下测量精确校准球的位置。结果是提供倾斜期间当前实际精度的报告。这种3D工具补偿还可以自动同时优化测量轴,并且可以自动对机床数据进行必要的修改。用户不需要有关机器运动学配置的详细知识,并且可以在短短几分钟内重新校准铣床。如果校准球永久性地安装在机床工作台上,则该过程甚至可以作为各个加工过程之间的自动化步骤执行。


如何计划和监视自动化生产?

TNC控件的动态精度功能包将高精度与动态运动结合在一起。

如果机床能提供完美的加工结果,则相关的过程也应以优化的方式运行。用于工作计划,工作管理和工作监控的智能网络系统应提供工作清单,运行流程,工作进度和任何必要干预措施的全面视图。


这有两个组成部分:第一个是某种类型的管理系统,可以提高灵活性,以便在设置一个程序但另一个作业突然变得具有更高的优先级时,可以高效地进行切换。该管理系统还在加工前提供重要信息,例如何时需要手动干预以及使用多长时间。这样可以精确规划加工顺序,并有助于顺利执行待处理的作业。


第二个组件是监视软件,可快速概述每台计算机上发生的情况。不必投入大量资金,而是寻找即插即用的解决方案,以提供可轻松查看的重要数据。电子邮件和移动设备通知使操作员可以在周末或晚上上班时监视在家中的过程。


结论

当涉及5轴铣削应用的精度时,运动控制系统是机床的关键部分。模具车间的所有者和决策者应该仔细研究CNC功能和操作员培训,而不仅仅是依靠CAM数据。最终,切削工具必须高速移动,以确保在切削过程中正确接合,从而在第一时间生产出完美的零件。