數(shù)控加工中進(jìn)給率控制論文

1、在CNC加工中，CNC控制系統(tǒng)通過(guò)F地址來(lái)訪問(wèn)進(jìn)給率字，F(xiàn)地址后數(shù)字的大小決定了進(jìn)給率的大小， 但數(shù)字的多少取決于進(jìn)給 率模式和機(jī)床應(yīng)用。進(jìn)給率是與主軸功能關(guān)系最為密切的編程因素，通常在切除多余材料毛坯時(shí)，主軸功能控制著主軸轉(zhuǎn)速以及旋 轉(zhuǎn)方向，而進(jìn)給率則控制著刀具的進(jìn)給速度。根據(jù)此特點(diǎn)，在CNC加工中，進(jìn)給率可以分為每分鐘進(jìn)給率mm/mi n或in/ min與每轉(zhuǎn)進(jìn)給率mm/r或i n/r兩種類型。最常見(jiàn)的CNC機(jī)床，即加工中心和車床，均可使用任何一種進(jìn)給模式進(jìn)行編 輯。但在實(shí)際應(yīng)用中，加工中心多使用每分鐘進(jìn)給率，而數(shù)控車床常使用每轉(zhuǎn)進(jìn)給率。要選擇適合的最佳進(jìn)給率，必須熟悉影響數(shù)控加工進(jìn)給率設(shè)

2、定的主要因素，這也是編程中的一個(gè)重要部分。 進(jìn)給率的選擇通常主要取決于主軸轉(zhuǎn)速r/min、刀具直徑M或刀尖圓弧半徑T、工件的表面要求、切削刀具幾何尺寸、切削力、工件 安裝方式、刀具伸出的懸臂量、切削運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度、材料切除量切削深 度或?qū)挾?、銑削方式順銑或逆銑、材料上槽的?shù)量只針對(duì)銑刀、安全 因素。1加速和減速在典型的輪廓加工中，由于被加工工件上交點(diǎn)、切點(diǎn)和間隙等的存在，切削運(yùn)動(dòng)的方向頻繁改變。例如在編程加工工件上的直角拐角處，一個(gè)程序段中沿X軸的刀具運(yùn)動(dòng)， 在下一程序段中得轉(zhuǎn)換到沿Y軸的運(yùn)動(dòng)， 要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，控制器首 先必須停止X軸的運(yùn)動(dòng)，然后再啟動(dòng)Y軸運(yùn)動(dòng)。如果沒(méi)有加速，就不可能以最大進(jìn)給率

3、瞬時(shí)啟動(dòng)，同樣如果沒(méi)有減速，也不可能停止 進(jìn)給，這樣就可能發(fā)生切削錯(cuò)誤，尤其是在進(jìn)給率非常大和角度極小的情況下通常對(duì)一普通精度要求的工件，即使發(fā)生如此的情況，也不會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。但如果被加工工件的相應(yīng)加工尺寸與精度要求非常嚴(yán)格，為避免出現(xiàn)上述問(wèn)題，CNC系統(tǒng)就必須采 取相應(yīng)的措施。在FANUC控制器中提供了兩種指令G09準(zhǔn)確停、G61準(zhǔn)確停模式來(lái)嚴(yán)格控制切削刀具的進(jìn)給率，以達(dá)到產(chǎn)品所要求的尺寸精度。1.1準(zhǔn)確停指令FANUC數(shù)控系統(tǒng)中指定G09為準(zhǔn)確停指令，它是非模態(tài)指令，即在每個(gè)需要它的程 序段中都要重復(fù)編寫。通過(guò)在程序中添加G09準(zhǔn)確停指令，則它所在程序段里的運(yùn)動(dòng)完全完成后， 另一主軸的

4、運(yùn)動(dòng)才會(huì)啟動(dòng)，以 達(dá)到G09所在段的加工尺寸精度。1.2準(zhǔn)確停模式指令準(zhǔn)確停指令G61與G09的區(qū)別在于G61為模態(tài)指令， 它會(huì)一直有 效，直到切削模式指令G64或同組的G62自動(dòng)拐角倍率、G63攻螺紋模式出現(xiàn)才將之取消。G61縮短了編程時(shí)間，但不會(huì)縮短循環(huán)時(shí)間。G09只有在為了加工出某特定拐角而需要減速時(shí)才會(huì)發(fā)揮出其特點(diǎn)，而如果一個(gè)程序中所有的拐角都需要很高的 精度時(shí)，重復(fù)使用G0 9會(huì)使程序變得冗長(zhǎng)，降低編程效率，從而G 61的優(yōu)點(diǎn)就顯現(xiàn)出來(lái)了。通過(guò)使用G09或G61的設(shè)定，控制系統(tǒng)就能完成精度要求更高的加工質(zhì)量與精度。2恒定進(jìn)給率在數(shù)控編程時(shí)，通常的步驟是根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓每個(gè)變化點(diǎn)的

5、坐標(biāo)值。形成刀具軌跡中心線的刀具半徑通常被忽略，因?yàn)榈毒甙霃讲⒉挥绊懙毒叩倪M(jìn)給率。但在圓弧編程時(shí)，使用繪圖尺 寸，而不是到刀具中心線的距離，等距的刀具路徑使用刀具半徑偏置后可能比圓弧編程中的繪圖尺寸大得多或小得多因此，在圓弧程序中的進(jìn)給率跟編程半徑相關(guān)，而跟刀具中心的實(shí)際半徑無(wú)關(guān)。 當(dāng)?shù)毒甙霃狡糜行В?且圓弧的刀具路徑被刀具半徑偏置時(shí)， 切削的 實(shí)際圓弧半徑可能偏小或偏大。 這決定于切削刀具運(yùn)動(dòng)的偏置 值。 有效切削半徑將減小所有內(nèi)圓弧的尺寸，而增大所有外圓 弧的尺寸。 因此當(dāng)表面加工質(zhì)量要求很高或當(dāng)?shù)毒甙霃椒浅４?時(shí)，考慮增大或減小圓弧切削的進(jìn)給率是非常必要的。 補(bǔ)償后 的圓弧運(yùn)動(dòng)進(jìn)給率通

6、常取決于當(dāng)前編程的直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)給率， 已知計(jì)算 直線進(jìn)給率的標(biāo)準(zhǔn)公式F l=n ? Ft ? Z式中，F(xiàn)l為直線進(jìn)給率; n為主軸轉(zhuǎn)速r/min;Ft為每齒進(jìn)給量；Z為切削刃的數(shù)量。 根據(jù)直線進(jìn)給率公式， 圓弧的加工面外圓弧或內(nèi)圓弧將影響圓弧進(jìn)給 率的調(diào)整，外圓弧的直線進(jìn)給率應(yīng)該增加，而內(nèi)圓弧則應(yīng)該減小。經(jīng)推導(dǎo)，得出以下公式l對(duì)外圓弧，通常將進(jìn)給率向上調(diào)整到一個(gè)較 大的值F n = FlR+r/R, 其中Fn為外圓弧進(jìn)給率，F(xiàn)l為直 線進(jìn)給率，R為工件外徑，r為刀具半徑。2對(duì)內(nèi)圓弧，通常將進(jìn)給率向下調(diào)整到一個(gè)較小的值F n = FlRr/R,其中Fn為內(nèi)圓弧進(jìn)給率，F(xiàn)l為直線進(jìn)給率，R為工件外徑

7、，r為刀具半徑。 上述修改提高了圓弧處的尺寸精度及表面質(zhì)量， 從而更好地滿足了對(duì) 于工件加工質(zhì)量的要求。3最大進(jìn)給率CNC機(jī)床的最大可編程進(jìn)給率不是由控制器的生產(chǎn)廠家決定， 而是由機(jī)床生產(chǎn)廠家決定的， 例如，特定機(jī)床的最大進(jìn)給率可能只有100 00mm/min,但是CNC系統(tǒng)可以提供比它高數(shù)倍的進(jìn)給率。這對(duì)所有的控制器都是適用的，主要是每個(gè)機(jī)床廠家生產(chǎn)的機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)、 設(shè)計(jì)強(qiáng)度及安全等因素決定了其進(jìn)給的最大速度不能超過(guò)一個(gè)定值。 同時(shí)在主要以每轉(zhuǎn)進(jìn)給為編程方法的CNC車床上， 還有其他一些考 慮因素。CNC車床的編程主軸轉(zhuǎn)速r/m i n和最大快進(jìn)速率，常常會(huì)限制每轉(zhuǎn)最大切削進(jìn)給率。如

8、果沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，就很容易把每轉(zhuǎn)進(jìn)給量寫得過(guò)高，該問(wèn)題在單頭螺紋加工中最為常見(jiàn)， 因?yàn)閱晤^螺紋加工的切削進(jìn)給率可以非常高。CNC機(jī)床不能使用超出最大設(shè)計(jì)范圍的進(jìn)給率進(jìn)行加工。當(dāng)同一程序中使用了異常大的進(jìn)給率和很快的主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，最好計(jì)算一下有效進(jìn)給率是 否超出了給定機(jī)床的最大許可進(jìn)給率。最大許可進(jìn)給率可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算Fma x = R m a x/n式中，F(xiàn) m a x為最大每轉(zhuǎn)進(jìn)給率；Rm a x為X和Z軸中較小的最大進(jìn)給率； n為主軸轉(zhuǎn) 速。通過(guò)上述公式可以計(jì)算出加工中的最大許可進(jìn)給率，對(duì)加工中的安全、質(zhì)量等有一個(gè)基本的度量，做到安全生產(chǎn)。4進(jìn)給率倍率功能盡管進(jìn)給率功能可以使用F地址指定， 程序中也可以使 用兩種特殊的輔助功能M來(lái)設(shè)置進(jìn)給率倍率的開(kāi)和關(guān)。操作面板上沒(méi)有進(jìn)給率倍率旋鈕，如果CNC操作人員決定臨時(shí)增大或減少 程序中的進(jìn)給率，該旋鈕是非常便利的。但在加工操作中，由于切削進(jìn)給率必須為編程進(jìn)給率，所以進(jìn)給率倍率旋鈕只能設(shè)定為1 0 0%,而不能是其他的任何設(shè)置。M 4 8功能使得CNC操作人員可以隨心所欲地使用進(jìn)給率倍率開(kāi)關(guān)， M 4 9指令則使得進(jìn)給 率按照程序所編寫的執(zhí)行，而不管控制面板上進(jìn)給率倍率旋鈕的設(shè)置如何這兩種功能在不使用循環(huán)的攻螺紋和螺紋加工應(yīng)用中最為常見(jiàn)，這些場(chǎng)合要求進(jìn)給率與編程值完全一致。5結(jié)語(yǔ)總之,分析加工生產(chǎn)中常見(jiàn)的切削進(jìn)給率問(wèn)題，控制數(shù)