球杆仪对数控机床切削参数的优化.pdf

2 0 1 3年 1 0月 第 4 1卷 第 2 0期 机床与液压 MACHI NE TO0L HYDRAUL I CS Oc t ． 2 0 1 3 Vo 1 ． 41 No ． 2 0 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 2 0 ． 0 1 4 球杆仪对数控机床切削参数的优化 陈金英 北京工业职业技 术学院机 电系，北京 1 0 0 0 4 2 摘要主要利用球杆仪在不同的切削进给率下检测数控机床加工的圆度值 ，采用对比进给率和圆度值的折线图形的方 法，分析了数控机床精度的差异，并进行切削参数的优化，提高了零件的加工精度，为从事数控机床编程与加工的人员提 供了提高机械零件加工精度的措施。 关键词切削参数；优化；球杆仪 中图分类号T P 3 9 1 ． 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 2 0 0 4 1 2 Opt i mi z a t i o n o f Cut t i ng Pa r a me t e r s f o r NC M a c h i n e To o l Ba s e d o n Ba l l b a r C HEN J i n y i n g B e i j i n g V o c a t i o n a l T e c h n i c al I n s t i t u t e o f I n d u s t r y ， B e i j i n g 1 0 0 0 4 2 ，C h i n a Ab s t r a c t B a l l b a r w a s u s e d t o d e t e c t t h e CNC ma c h i n i n g r o u n d n e s s v a l u e u n d e r d i ffe r e n t c u t t i n g f e e d r a t e ． T h r o u g h c o n t r a s t i n g p o l y l i n e g r a p h i c s a b o u t f e e d r a t e a n d r o u n d n e s s v alu e s ，t h e a c c u r a c y d i ff e r e n c e s o f C NC ma c h i n e t o o l s we r e a n a l y z e d an d c u t t i n g p a - r a me t e r s we r e o p t i mi z e d，S O t h e ma c h i n i n g p r e c i s i o n o f t h e p a r t s wa s e n s u r e d ．I t p r o v i d e s me a s u r e s abo u t i mp r o v i n g p r o c e s s i n g p r e c i s i o n f o r CNC progra mmi ng a nd ma c h i ni ng pe r s o nn e 1 ． Ke y wo r d s C u t t i n g p a r a me t e r s ；Op t i mi z a t i o n； B a l l b a r 数控机床长期使用其加工精度很难满足要求，数 控机床各方面的性能也在降低。目前利用球杆仪技术 检测数控机床性能的方法已被广泛应用 ，能够帮助用 户快速找出机床的问题并且能够提供详细而又具体的 分析，球杆仪已被国际机床检验标准所采用。除了能 对数控机床进行动态特性测试和评估、分离故障源 外，还能实现数控机床切削参数的快速优化。作者用 球杆仪在不同的切削进给率下检测机床加工精度 ，以 找到满足加工精度要求的进给率 ，避免生产废品零 件。 1 使用设备 1 数控 铣 床被测 数 控机床 是北 京第 一 机床 厂 和大连机床厂生产的两款 F a n u c系统的三轴数控铣 床，其进给轴分别为 轴、Y 轴和 z 轴。 2 球杆仪 由 R e n i s h a w B a l l b a r 2 0软件和 Q C 2 0 ． W 球杆仪系 统组成 。R e n i s h a w B a l l b a r 2 0软 件模 式 有快 速 检 测模 式、操作者模式、高级模式、配置模式4种。其中快 速检测模式有运行球杆仪测试 、回顾测试结果两大功 能 。 运行球杆仪快速检测模式的测试流程如下表 1 所 示，其中球杆仪系统参数如表2所示。 表 1 快速检测模式 的测试流程 该系统提供了有效的测量方法，对数控机床中存 在的几何误差、伺服系统和控制系统所带来的不准确 因素进行检测 。可 以通过软件系统生成的诊断曲线 图 进行 目测或利 用软件 的分析功能进行分析 ，确定数控 机床的主要误差源。 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 0 7 基金项目北京市人才强教深化计划骨干教师项 目 J H R 2 0 1 1 8 4 3 3 作者简介 陈金英 1 9 7 6 一 ，女 ，副教授 ，研究方 向为机械制造及 数控机床故障诊断 。Em a i l v e g a c h j y 1 6 3 ． c o m。 4 2 机床与液压 第 4 l 卷 表 2 Q C 2 0 一 W 球杆 仪系统参数 采样速率 传 标称长度 感 行程 器 分辨率 测量范 围 最大 1 0 0 0点／ s 两球中心距 1 0 0 mm 一 1 ． 25～1 ． 7 5 mm 0 ．1 um 1 mm 秦缔 刀径 中的径 1 0 m 2 0℃时 ， m 0 -4 0 ， C 罾 标 称长度 校准规 公差 校准精 度 B l u e t o o t h 设备 标称额定 功率 0 ， 最大功率 3 d B m 2 ． 40 2～2． 48 0 GHz 1 0 0 mi l l 5 0 u m 4 - 1 ． 0 m 在 2 0℃时 2数据采集与分析 1 数据采集 图 1 为数控铣床进 给率为 6 0 0 m m ／ m i n时 圆轨迹 测试图形。在 1 0种不同的进给率下进行采集 ，观察 数控铣床的圆度变化情况 ，采集的数据如表 3所示。 一 ． ． ⋯ ⋯ 图 1 进给率 F 6 0 0的圆轨迹 图形 表 3 不 同进给率下机床 的圆度值 2 数据分析 为 了便于观察数控铣床在不 同的进 给率下 圆度数 值的变化 ，根据表 3内 1 0种进给率生成了对应的圆 度数值折线图形 ，见图 2 。 4 3 4 2 41 4 0 目 盍 3 9 酉 38 37 36 35 2 00 600 l 0 00 1 4 00 1 8 00 进 给 翠 ／ ram- rai n 图2 不同进给率与对应圆度值的折线图形 由折线 图形可以分析 出 ①该数控铣床在进行逆时针铣削时圆度值相对较 好 ，进 给率 F 1 6 0 0 m r n ／ m i n时圆度最好 ，F 1 2 0 0 m m ／ m i n时圆度次之 ，F 6 0 0 m m ／ m i n时相对较好 ； ② 当难加工 的零件既需要顺时针也需要逆时针加 工时，在总圆度值的折线图中圆度值较好的进给率分 别为 2 0 0 、4 0 0 、1 2 0 0 ra m ／ ra i n ； ③由上述分析可见无论顺时针还是逆时针加工 ， 该数控铣床在 F1 2 0 0 ra m ／ ra i n 时 圆度最好。 3结论 用球杆仪检测数控机床精度，得出了机床在不同 的切削进给率下机械零件 的加工精 度有较大差异 的结 论。因此利用不同进给率与对应圆度值的折线图形， 可看出数控机床在哪些进给率下加工精度较高。在数 控机床现有条件下 ，文 中的研究 内容为机床操作 者提 供了提高机械零件加工精度的措施。 参考文献 【 1 】董学武， 任代， 李学新， 等． 加工方法对基于 C A D ／ C A M 数控 曲面 加工 质 量 与 效率 的影 响 [ J ] ． 机 床 与液 压 ， 2 0 0 6 3 9 0 9 1 ． 【 2 】陈金英， 唐正清， 江书锦． 三轴数控机床功能升级的研究 [ J ] ． 煤矿机械， 2 0 1 2 2 1 6 9 ． 【 3 】 陈金英． 数控铣削编程[ M] ． 北京 北方交通出版社， 2 01 0 313 6． 【 4 】余纬． 数控加工中圆度误差的机电调整实例分析[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 6 1 2 2 4 1 2 4 2 ． 【 5 】周鸿斌， 张建民， 付红伟 ， 等． 基于球杆仪的 P R S X Y型 混联数控机床关键结构参数误差快速检测技术[ J ] ． 机 床与液压， 2 0 0 7 ， 3 5 1 0 1 3 41 3 5 ． 【 6 】李业农 ， 张丽萍， 周开俊， 等． 基于球杆仪的V MC L 6 0 0型 立式加工中心精度检测与分析[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 2 ， 4 0 4 1 5 01 5 2 ． 【 7 】冷汹涛． 数控机床定 位精度和重复定位精 度的检验 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 8 1 9 1 1 9 2 ． 【 8 】张变霞， 沈兴全． 球杆仪的三轴数控机床几何误差检测 方法与误差补偿[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 8 3 1 6 9 ．