高精密高速加工技术应用

CNC系统将输入的零件程序转换成形状轨迹、进给率等待加工的指令信息，不断向各伺服轴发送位置指令。 为了获得高速和高精度，CNC必须根据零件加工的形状轨迹选择最佳进给速度，并在允许精度范围内以尽可能高的进给速度生成位置指令。 特别是在拐角处和小半径处，CNC 应该能够判断加工速度的变化有多少会影响精度，在刀具到达这样的点之前，刀具的切线速度会自动减速。 对于模具加工，一般程序段很小，但程序很长，因此必须采用特殊的控制方法才能实现高精度、高速加工。 伺服系统需要精确、快速的驱动才能高速加工高精度机械零件。 为此，伺服系统必须具有快速响应和抑制干扰的能力。 同时，伺服系统不得产生振动，消除与机床的共振。

CNC对高精度高速加工的要求可归纳如下：

• (1) 可以高速处理块。
• (2)可以快速准确地处理和控制信息流，最大限度地减少加工误差。
• (3)能最大限度地减少机械冲击，使机床运动平稳。
• (4)必须有足够的容量，让大容量加工程序高速运行； 或具有通过网络传输大量数据的能力。
• (5) 伺服电机、主轴电机和传感器，具有高分辨率和高速运行。
• (6) 因为是高速加工，所以可靠性和安全性非常重要。

高速高精度功能主要包括以下几个方面：

• 1、进给率控制和加（减速）加工功能（包括拐角减速加工）：高速加工的误差主要是控制系统加（减速）滞后和伺服系统滞后造成的。 因此，控制系统必须尽量减少这两方面的误差。 例如，前馈控制用于减少伺服滞后引起的误差。 使用数字伺服技术改善伺服控制。 由于采用了数字伺服技术，可以提高伺服系统的速度增益和位置增益，从而减少伺服滞后引起的误差。 减少加（减速）速度滞后引起的误差。 在高速加工中，加速度（减速度）和进给速度是最重要的参数。 只有严格控制不同加工形状的加速度（减速度）和进给速度，才能实现高速加工。 加工过程 实现。 较大的进给速度会在系统过渡过程中产生较大的误差，例如拐角。 为了实现高速加工，必须控制进给速度。 另外，在插补前使用加（减速）也可以减少加（减速）滞后引起的误差。
• 2. 前瞻控制。 如果在不同的加工形状中预先计算进给率和加减速，数控系统可以预先计算运动轨迹和运动速度； 即对要运行的程序进行预处理，根据上述控制进给率和加减速方法，预先计算出部分程序段的进给率和加减速，然后计算出运动的几何轨迹，然后发送到多段缓冲区。 运行时，刀具以一定的速度移动 高速数控加工 在一定的速度下，但加工形状的误差仍然很小。 这就是“前向控制”的原理，有时也称为“前向控制”和“前向控制”。
• 3、利用远程缓存和DNC操作的高速分配，需要将程序从输入端快速传送到数控系统，加工由大量程序组成的零件。 CNC读取程序后，计算程序数据，为各轴产生分配脉冲，送至伺服系统，使伺服电机运转。 产生分配脉冲的时间（程序段加工时间）是影响 CNC 性能的重要因素。 对于程序段，高速 DNC 操作允许（使用远程缓冲区）大大减少生成分配脉冲所需的时间。 该功能缩短了生成程序段的分配脉冲，从而确保由一系列小程序段组成的程序不会在程序段之间停止。 例如，在进行DNC 操作时，由一系列1mm 程序段（3 轴直线插补）组成的程序可以以60m/min 的速度工作，并且不会中断指定的执行。 由于使用了远程缓冲功能，实现了高速数据输入，也保证了高速加工。
• 4. 提高系统分辨率。 例如，纳米插值函数。 它使用具有高速RISC的处理器。 用于加工的纳米插补可以使机器以最佳进给速度匹配加工性能。
• 5. 挺举控制。 曲线运动时，加速度的变化可能引起机械振动。 加加速度的控制是自动检测这种运动以降低速度并减少机械冲击以降低表面粗糙度值。
• 6. NURBS 插值：在使用CAD 设计模具时，NURBS 被广泛用于表达自由曲线。 与一般CNC相比，NURBS具有更高的传输速率和更短的程序。 同时，加工零件更接近CAD设计的几何形状。

对于高速、高精度加工功能，在选择时，要看是根据加工速度还是加工精度来选择该功能。 为了保证高速系统的加工误差很小，系统需要一个误差补偿装置。 这些补偿包括：全行程线性补偿和非线性弯曲补偿、螺距补偿、背隙补偿、过象限补偿、刀具偏置和热膨胀、静摩擦、动摩擦补偿等。 具有丰富的网络功能和软件包，最好的系统适用于机床可构造。

• (1)集中管理。 一台计算机可控制多台机床，便于监控、运行和加工操作，便于数控程序的传输和管理。
• (2) 远程支持和服务。 未来CNC处于高速状态，因此对可靠性的要求非常高。 双检功能是保证数控系统安全运行的重要措施。

高精度、高速加工技术是传统加工技术的发展，与传统加工技术没有本质区别。 数控加工. 对于高精度， 高速加工，机床的目标是高速加工高精度零件。 为了在精度的基础上实现高速加工，主要有机械系统、CNC数控装置和驱动装置三个重要因素。 高速高精度加工要求机床具有高刚性和更轻的运动部件，尤其是进给和主轴部件。 二是CNC数控系统，是发出速度和位置指令的单元。 首先，要求指令能够准确、快速地传输。 加工完成后，对各坐标轴发出位置指令。 伺服系统必须驱动刀具按指令准确移动。

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