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數控系統加減速控制功能對精度的影響
數控系統加減速控制功能對汽車(chē)模具加工精度的影響很大。保證機床運動(dòng)平穩的前提下，實(shí)現以過(guò)渡過(guò)程時(shí)間最短為目標的最優(yōu)加減速控制規律能使機床更好地滿(mǎn)足高精度加工要求，特別是在高速加工中，加減速功能顯得尤為重要。
隨著(zhù)中國汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)模具加工所要求的加工精度、表面質(zhì)量和加工效率越來(lái)越高。要加工出高質(zhì)量的模具，必須有適于模具加工特性的高效數控機床。當然，先進(jìn)的數控系統是保證汽車(chē)模具復雜曲面高速加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素，其中，加減速控制是數控系統插補器的重要組成部分。
加減速控制功能的重要作用
數控系統加減速控制功能是指數控系統有程序預讀功能——能“預測”加工方向的未來(lái)變化并調整運動(dòng)速度使之符合編程表面要求;在被加工表面形狀(曲率)發(fā)生變化時(shí)及時(shí)采取改變進(jìn)給速度等措施以避免過(guò)切;當刀具切入工件時(shí)，數控系統可以根據需要自動(dòng)降低進(jìn)給速率……因此，數控系統加減速控制功能可使工程師在編程進(jìn)給速率時(shí)只需用最高加工速度, 數控系統能自動(dòng)根據工件輪廓調整實(shí)際速度，可大大節省加工時(shí)間，同時(shí)，內置的過(guò)濾器能顯著(zhù)抑制各機床的固有頻率，能夠更好地保證所需的表面精度，除此之外，有些數控系統還可以實(shí)現各種誤差補償，包括線(xiàn)性和非線(xiàn)性軸誤差、反向間隙、圓周運動(dòng)的方向尖角、熱膨脹及粘滯摩擦等。
最優(yōu)的加減速控制規律能使機床更好地滿(mǎn)足高精度加工要求,特別是在高速加工中，加減速控制功能就顯得尤為重要——在CNC裝置中，為了保證機床在起動(dòng)或停止時(shí)不產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩，必須對進(jìn)給電機的脈沖頻率或電壓進(jìn)行加減速控制，即在機床加速起動(dòng)時(shí)保證加在伺服電機上的脈沖頻率或電壓逐漸增加，而當機床減速停止時(shí)保證加在伺服電機上的脈沖頻率或電壓逐漸減小。
加減速控制功能與加工精度
由于汽車(chē)模具的曲面形狀復雜、曲率變化較大，在加工過(guò)程中，數控系統的加減速控制功能是影響模具質(zhì)量的重要因素之一，因此，編程人員除了按模具輪廓編制NC程序外，還必須了解所用數控機床的數控系統是否具有加減速控制功能。
對于沒(méi)有加減速控制功能的數控系統(如FANUC 0M)，在NC程序處理時(shí)，對于輪廓的拐角處，加工速度要根據曲面的曲率變化而有所變化，這樣不至于在拐角處產(chǎn)生過(guò)切和欠切。
對于有加減速控制功能的數控機床，在加工模具時(shí)一定要打開(kāi)這個(gè)功能(有的數控機床用指令打開(kāi)，有的用設置機床參數打開(kāi))，否則加減速控制功能無(wú)效。
下面筆者以加工車(chē)頂模具為例來(lái)說(shuō)明數控系統加減速功能對模具加工精度的影響。
圖1所示為在OKUMA機床上加工車(chē)頂模具時(shí)出現的過(guò)切現象，同樣地，我們在控制系統是FANUC 0M的機床上加工其他模具時(shí)也出現過(guò)類(lèi)似的過(guò)切現象。
圖1 模具加工過(guò)程中出現過(guò)切
出現這種過(guò)切的原因有兩種：
第一，在OKUNMA機床上加工模具，機床控制系統是OSP-U100M，該控制系統具有加減速控制功能，但打開(kāi)機床的加減速控制功能需要設置EXECUTION MODE和MACHINING MODE兩個(gè)參數，由于操作人員沒(méi)有打開(kāi)加減速功能，導致在加工過(guò)程中出現過(guò)切。
第二，在控制系統為FANUC 0M的數控機床上加工模具，出現圖1所示的過(guò)切原因是由于FANUC 0M系統本身沒(méi)有加減速控制功能，NC程序的編制也沒(méi)有考慮在曲面的曲率變化處改變加工速度，加工過(guò)程中機床以程序中給定的恒定進(jìn)給速度進(jìn)行加工，當加工曲面的曲率發(fā)生變化時(shí)，機床加工速度不能跟隨加工輪廓的變化而變化。
圖2所示的就是在OKUMA機床上打開(kāi)加減速功能之后加工車(chē)頂模具的情況。
圖2 在OKUMA機床上打開(kāi)加減速功能加工
編制NC程序需要考慮的因素
現在高速銑數控機床一般都配有具有加減速控制功能的數控系統，所以在高速銑數控機床上編制汽車(chē)模具加工程序時(shí)，可以不考慮曲率變化時(shí)的速度變化，而只需要考慮適合高速切削的加工走刀方式、專(zhuān)門(mén)的CAD/CAM編程策略、優(yōu)化的高速加工參數。這種機床數控系統可預先閱讀和檢查多個(gè)程序段，如DMG某機床有多達500個(gè)程序段，iTNC 530具有1024段(可通過(guò)機床參數設置)預讀功能，Simens系統可達1000～2000個(gè)程序段，當汽車(chē)模具輪廓的曲率發(fā)生變化時(shí)，機床加工速度能跟隨加工輪廓的變化而變化。
數控加工的目標是實(shí)現高精度、高效率的加工，一方面要求數控機床反應快，各座標運動(dòng)部件能在極短的時(shí)間內達到給定的速度，并能在高速運行中快速準確地停止在預定位置，縮短準備時(shí)間，另一方面要求加工過(guò)程運動(dòng)平穩，沖擊小，因此，保證在機床運動(dòng)平穩的前提下，實(shí)現以過(guò)渡過(guò)程時(shí)間最短為目標的最優(yōu)加減速控制規律能使機床更好地滿(mǎn)足高精度加工要求。
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