LAC提高精度并節(jié)省時(shí)間

■約翰內(nèi)斯·海德漢博士

（中國）有限公司供稿

根據(jù)機(jī)床實(shí)際負(fù)載調(diào)整控制參數(shù)有什么樣的效果？如何能顯著縮短總時(shí)間，同時(shí)顯著提高加工精度？性能測(cè)試中，LAC功能（負(fù)載自適應(yīng)控制）展現(xiàn)了它的作用：由于LAC，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)用15°的步距進(jìn)行24次加速和減速的整圈轉(zhuǎn)動(dòng)只用了6s時(shí)間，而不是14s。LAC將回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的跟隨誤差從11.5″減小到2.2″。

機(jī)床操作人員對(duì)這些新功能總有些質(zhì)疑。這不難理解，因?yàn)楦淖兂墒炜煽康难h(huán)和加工方式都不容易，而且也不能只憑廣告宣傳就使用?？墒橇硪环矫?，確鑿的事實(shí)證明情況完全不同。這是為什么我們?cè)谛阅軠y(cè)試中特別選了負(fù)載自適應(yīng)控制功能（簡稱LAC），LAC（負(fù)載自適應(yīng)控制）決定旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（見圖1）。該功能根據(jù)工件的當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)慣量連續(xù)調(diào)整進(jìn)給控制參數(shù)，展示了非同一般的效果。

1.負(fù)載影響因素

對(duì)于有工件軸的機(jī)床，工件重量自然對(duì)加工有影響，這是為什么根據(jù)這類機(jī)床配置，通常有二或三級(jí)負(fù)載。然而，負(fù)載級(jí)別并不精確，因?yàn)橄嚓P(guān)的質(zhì)量達(dá)幾百公斤。因此，機(jī)床設(shè)置只能大致接近最佳值。機(jī)床操作人員必須手動(dòng)選擇，對(duì)于時(shí)間要求緊的加工任務(wù)，這增加了工作步驟。

負(fù)載級(jí)別通常只考慮工件本身重量，對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，這顯然不充分。對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是控制參數(shù)中的決定性因素，工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可能因其夾持方式的不同而有很大不同，最差時(shí)可能相差數(shù)倍之多。對(duì)此選擇負(fù)載級(jí)別也毫無幫助，因?yàn)樗鼛缀跬耆环从池?fù)載狀態(tài)。

圖1 LAC（負(fù)載自適應(yīng)控制）決定旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

控制單元設(shè)置不當(dāng)是這些參數(shù)不準(zhǔn)確的后果，結(jié)果導(dǎo)致干擾和振動(dòng)的抑制效果差，因此加工中的誤差大。尤其在加速階段表現(xiàn)特別明顯。為最大限度減小這類誤差，在加工中負(fù)載變化較大的部位要限制機(jī)床所有軸的動(dòng)態(tài)性能。

2. LAC的性能測(cè)試

性能測(cè)試中，基于常規(guī)二級(jí)負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)置LAC的參數(shù)。進(jìn)給軸的跟隨誤差減小50%以上并顯著提高了動(dòng)態(tài)精度。對(duì)于50°的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍和6 000°/m i n的進(jìn)給速度，跟隨誤差從11.5″減小到2.2″。對(duì)于200mm半徑的工件，回轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的誤差從10.8m減小到2.1m。

分度運(yùn)動(dòng)的LAC效果特別明顯。許多工件上的子輪廓常常在一定角度位置重復(fù)，對(duì)于這種工件，最簡單的編程方法是對(duì)子輪廓編程一次，然后以一定角度步距旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)軸加工其他子輪廓，這種方式被稱為分度加工。

性能測(cè)試中，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)工件15°。每一個(gè)15°步距，進(jìn)給軸都要短暫加速到最大進(jìn)給速率，然后立即減速。使用L A C后，機(jī)床動(dòng)態(tài)性能顯著提高，允許更高的加加速和加速度，每次轉(zhuǎn)動(dòng)360°的時(shí)間縮短達(dá)57%（見圖2）。如果未用LAC的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，機(jī)床需要14s的時(shí)間完成上述要求的分度運(yùn)動(dòng)，24個(gè)加速和減速過程，不實(shí)際加工工件。使用LAC的參數(shù)設(shè)置后，分度運(yùn)動(dòng)只需要6s——其中包括加工開始前的評(píng)估過程。

3. 結(jié)語

L A C功能，特別是對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能顯著節(jié)省加工時(shí)間，同時(shí)提高精度。加工中加速和減速所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度越快，LAC的有效性越高。由于LAC對(duì)加加速和加速度的優(yōu)化，因此明顯縮短了時(shí)間。

圖2 性能測(cè)試結(jié)果表明LAC能顯著縮短不同角度位置對(duì)子輪廓重復(fù)加工的時(shí)間