高速高精度调整及案例

目录目录 一、高速高精调整流程一、高速高精调整流程.1 1.影响加工效果因素：影响加工效果因素：.2 2.影响加工效率的因素：影响加工效率的因素：.2 二、高速高精度介绍二、高速高精度介绍.3 1概述概述.3 2功能规格介绍功能规格介绍.3 3使用方法使用方法.3 4.推荐参数推荐参数.5 三、案例分析三、案例分析.6 1）案例一：伺服调整）案例一：伺服调整.6 2）案例二：程序）案例二：程序.8 3）案例三：加工工艺）案例三：加工工艺.11 4）案例五：转角加工分析）案例五：转角加工分析.14 5）案例）案例 5：模具加工调整：模具加工调整.18 6）案例六：）案例六：SSS 使用案例分析使用案例分析.22 7）案例七：样条曲线）案例七：样条曲线.26 一、高速高精调整流程一、高速高精调整流程 在模具加工前需按部就班的完成以下事项： ）机床全部组装完成（机床厂担当） ； ）伺服调整（机床厂担当） ； ）出厂前机床设定（机床厂担当） ； ）根据模具产品调整加工参数（可以由最终用户担当） 注：若机床未全部组装完成就进行伺服调整，等机床全部组装完成后仍需进行伺服调整； 若无伺服调整就进行加工参数调整，加工效果会不佳； 伺服调整是为了更好的优化机械和系统间的配合； 机械精度调整机械精度调整 电气精度调整电气精度调整 程序确认程序确认 加工参数调整加工参数调整 试加工试加工 (/BSW04020) G0X0Y0 1 1.影响加工效果因素：影响加工效果因素： 加工是各个方面配合的最终结果例如，机床装配精度、热变形等原因导致工作台不平稳；伺 服马达对应移动指令的的反应、邻近路径的加减速不同而产生加工路径的变化；NC 程序指令的长短不 一、NC 内部的计算资料误差处理而产生加工路径的不平整；其中的一项或者几项都能在加工工件上以 “拐角过切” 、 “震纹” 、 “鱼尾纹”等不同形式出现。 拐角处过切 震纹 鱼尾纹 拐角处过切 震纹 鱼尾纹 其中，机械精度的调整由各机床厂自行调整确认。 伺服具体的调整以及相关参数具体参看M7 伺服主轴调整手册 2.影响加工效率的因素：影响加工效率的因素： 1)，NC 加工程序的高效性：选择合理的刀具路径（刀具路径密度等）生成的加工程序势必会减少 微小线段的数量，提高机床处理的效率。 2)，合理的设置高速高精度功能参数：保证工件加工质量的前提下有针对性的设置高速高精度功 能参数尽可能的缩短加工时间，提高加工效率。 3)，选择合理的加工工艺：尽可能的减少刀具的数量（减少换刀时间） ；减少空运行；根据不同的 机床选用合适的刀具；合理选择进给速度 F 及切削量。 2 二、高速高精度介绍二、高速高精度介绍 1概述概述 在模具加工中，为了保证模具的加工质量，除了机械的良好精度，NC 还需要具有高速高精度功能, 高速高精度的功能作用是： 1) 保证加工工件表面的形状误差，保证加工质量，实现高精度加工。 2) 有效增加自由曲线的加工速度，实现高速加工。 2功能规格介绍功能规格介绍 三菱 M70/700 的高速高精度规格见表 2-1 类型 系统 高速加 工模式1 高速加工 模式 2 高 精 度 模式 高速高精 度模式 1 高速高精 度模式 2 超高平滑表 面（SSS） M70 TypeA M70 TypeB 无 无 无 指令格式(*) G05P1 G05P2 G08P1 G05.1Q1G05P10000 G05P10000 表 2-1 M70/700 高速高精度规格 注 1：以上指令只适用于铣床系系统. 注 2： 标配功能； ：选项功能； 3使用方法使用方法 在使用高速高精度功能时，需要在加工程序中添加相关的 G 代码，以下就如何使用高速高精度功 能作详细介绍。 1) 确认相应的 option 参数是否开启 由于一部分的高速高精度功能为 option 功能（M700） ，所以在使用前请确认对应的 option 参数是 否已经设定，否则会出现“p39 无此规格”的报警。 2) 参数设定 高速高精度功能指令由参数设定决定，具体见表 2-2。 1267 BIT00 （*） 1267 BIT01 功能名称 有效 无效 有效 无效 高精度模式 G61.1 G64 G08P1 G08P0 高速加工模式 1 G05P1 G05P0 高速加工模式 2 G05P2 G05P0 高速高精度模式 1 G05.1Q1 G05.1Q0 高速高精度模式 2 G05P10000 (8090 不需要 设定为 0) G05P0 SSS G05P10000 (参数8090 设定为 1) G05P0 表 2-2 高速高精度指令和参数设定 备注（*） ：参数修改以后，需要重启 NC 电源。 3 加工时间和高速高精度参数调整时的关系如表（2-3） ： 加工工件形状和高速高精度参数调整时的关系如表（2-4） ： 加工时间缩短 参数（标准值） 面精度提高 （或设定更大） #8020 转角减速角度：15 往比 15 小的方向调整 -1000 #8022 转角精度系数：0 0往正方向调整 往负方向调整 #8023 曲线精度系数：0 以 50 为中间值调整 表 2-3 曲线变化为较平滑 参数（标准值） 转角较多，尖锐形状 #8020 转角减速角度：15 往比 15 小的方向调整 -1000 #8022 转角精度系数：0 0往正方向调整 0往正方向调整 #8023 曲线精度系数：0 2-4 高速高精其相关功能开启以及参数的设置如表（2-5） ： 2-5 4 4.推荐参数推荐参数 对于初次使用或者应用于机床厂的基本设置，可以根据本身对于加工的要求“精度效率”参考一下 附表（2-6）设置相关加工参数。 高速高精度推荐参数 G5 P10000 有 SSS 功能G5 P10000 无 SSS 功能G5.1 Q1 无 SSS G61.1/G8P1 无 SSS # BIT 高精度 普通 高速高精度 普通高速高精度普通高速高精度 普通 高速备注 1267 BIT0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0/1 0/1 0/1 1206 - 1207 - 1149 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1209 - - - - - - - - - - - - - 1568 - 1569 - 1570 - 1572 - 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8019 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8020 - 10 10 10 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8021 - 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8022 - 0 -100 -2000 -100-2000 -100-2000 -100 -200 8023 - 70 30 0 70 30 0 70 30 0 70 30 0 8090 - 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 SSS 8091 - 1.000 1.000 1.000 - - - - - - - - - SSS 8092 - 1 1 1 - - - - - - - - - SSS 8093 - 5 5 5 - - - - - - - - - SSS 8094 - 0 0 0 - - - - - - - - - SSS 1571 - 0 0 0 - - - - - - - - - 8025 - 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 G05.1 Q2 用 8026 - - - - 30 30 30 30 30 30 - - - Spline 用 8027 - - - - 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 - - - Spline 用 8028 - - - - 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 - - - Spline 用 8029 - - - - 0.1 0.1 0.1 - - - - - - FAIRING 用 8030 - - - - 2 2 2 2 2 2 - - - FAIRING 用 8033 - 0 0 0 1 1 1 - - - 0 0 0 FAIRING 用 8034 - - - - 1 1 1 - - - - - - FAIRING 用 8036 - - - - 0 0 0 - - - - - - FAIRING 用 8037 - - - - 0 0 0 - - - - - - FAIRING 用 2096 - - - - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2-6 高速高精度推荐参数表 5 三、案例分析三、案例分析 1）案例一：伺服调整）案例一：伺服调整 机床配置： NC 系统：M70VA 驱动器型号 电机型号 编码器型号 X 轴 MDS-DM-SPV3-200120HF303 OSA18 Y 轴 MDS-DM-SPV3-200120HF303 OSA18 Z 轴 MDS-DM-SPV3-200120HF453 OSA18 主轴 MDS-DM-SPV3-200120SJ-V11-08ZT 刀具规格 D10R5、S3500、F2000 问题说明问题说明：加工发现有震纹 问题分析问题分析：加工中震纹的出现通常需要确认主轴的径向跳动与轴向跳动、或者缩短刀具的伸出长度提 高刚性等等。从电气的角度来说，一般尽可能提高#2205，提高轴的响应特性，再配合适当的加工参数。 但#2205 设置太高，有时也会在加工过程中某个 F 下产生的抖动反而产生的震纹。(共振) 调整过程：调整过程： 基于之前的分析来看， 先调整伺服， 在确认电流环标准参数过程中， 发现原先 Z 轴 HF453 电机电流环参数 SV009，SV010，SV011，SV012 在初次调试时用的参数为 MDS-D-V1 的驱动参数，并 不是 MDS-DM 所对应的参数。修改电流环参数后再重新确认伺服。修改后确认 Z 轴 G08P1 时的位置 波形： 放大后振纹明 显 6 参数号 修改前 修改后 2209(IQA) 10240/10240/6144 10240/10240/10240 2210(IDA) 10240/10240/6144 10240/10240/10240 2211(IQG) 2048/2048/2048 2048/2048/3072 2212(IDG) 2048/2048/2048 2048/2048/3072 2203(PGN) 33/33/33 47/47/47 2204(PGN2) 88/88/88 125/125/125 2205(VGN1) 212/205/152 250/250/220 2233(SSF2) A0/A2/A2 A0/A2/A4 2237(JL) 220/330/115 100/100/100 2246(FHz2) 170/120/150 170/120/130 2257(SHGC) 198/198/198 281/281/281 Z 轴原先位置环电气图轴原先位置环电气图 Z 轴修改电流环后位置环电气图轴修改电流环后位置环电气图 总结总结：从以上案例可以看出，不同等级的电流环对应不同的速度环以及位置环，而速度环以及位置环 的稳定性直接影响到最终的加工效果。 7 2）案例二：程序）案例二：程序 机床配置： NC 系统：M70VA 驱动器型号 电机型号 编码器型号 X 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF204 OSA18 Y 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF204 OSA18 Z 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF303 OSA18 主轴 SJ-V7.5-01ZT 刀具规格 D10R5、S3500、F2000 问题说明问题说明：试加工该零件时，在菱角处有伤痕（见上图） 调整思路调整思路：程序是加工运行的载体，对加工的影响也是显而易见的。尤其在我部高速高精加工的对象 中，加工对象程序中的微小线段的长度在 1mm 之下才有作用。所以，在加工前对于程序的分析也是十 分重要的。 8 调整过程调整过程：现场观察实际工件，发现工件四个象限点的棱角完整清楚，其他菱角均有伤痕。查看加工 程序，发现象限点处刀路平整，而其他棱角刀路的处理较象限点处要差，提出希望修改一下程序，使 其他棱角处的刀路与象限点处一样平整。 修改前棱角局部图修改前棱角局部图 修改后棱角局部图修改后棱角局部图 修改后程序修改后程序 在保证机台各项伺服符合要求的基础上，使用新的加工程序加工，加工后棱角清晰（见下图） 。加 工效果良好 9 总结总结：程序是加工运行的载体，对加工的影响也是显而易见的。尤其在我部高速高精加工的对象中， 加工对象程序中的微小线段的长度在 1mm 之下才有作用。所以，在加工前对于程序的分析也是十分重 要的。 10 3）案例三：加工工艺）案例三：加工工艺 NC 系统：M70-A 驱动器型号 电机型号 编码器型号 X 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF204 OSA48 Y 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF204 OSA48 Z 轴 MDS-D-SVJ3-35 HF354 OSA48 主轴 SJ-V11-01ZT 刀具规格 D10R5、S6500、F1000 问题说明问题说明：加工内外圆时有震纹。 调整思路：调整思路：加工中震纹的出现通常需要确认主轴的径向跳动与轴向跳动、或者缩短刀具的伸出长 度提高刚性等等。从电气的角度来说，一般尽可能提高伺服#2205，提高轴的响应特性，再配合适当的 加工参数。但#2205 设置太高，有时也会在加工过程中某个 F 下产生的抖动反而产生的震纹。(共振) 参数编号 第 1 次 刀具 两刃 进给率 F 600 主轴转速 S 5500 #2203 47 #2204 125 #2205 280 #2257 282 #1568 57 #1569 57 #1570 29 #8022 90 #8023 35 #8025 0 #8026 0 #8027 0 #8028 0 #8030 0 #13005 250 #13006 2500 结果 有震纹 加工有震纹加工有震纹 11 参数编号 第 2 次 刀具 - 进给率 F - 主轴转速 S - #2203 - #2204 - #2205 350 #2257 - #1568 - #1569 - #1570 - #8022 - #8023 - #8025 - #8026 - #8027 - #8028 - #8030 - #13005 - #13006 - 结果 震纹减轻 提高提高 VGN 加工效果，震纹减轻加工效果，震纹减轻 参数编号 第 3 次 刀具 - 进给率 F 1000 主轴转速 S 6500 #2203 - #2204 - #2205 #2257 - #1568 - #1569 - #1570 - #8022 - #8023 - #8025 - #8026 - #8027 - #8028 - #8030 - #13005 - #13006 - 结果 震纹消失 12 总结总结：通过调整和提高伺服增益、主轴增益、进给率和主轴转速，能够明显改善切削所产生的刀 痕，提高表面光洁度。 13 4）案例五：转角加工分析）案例五：转角加工分析 NC 系统：M70-A 驱动器型号 电机型号 编码器型号 X 轴 MDS-DM-SPV3-20080HF224S OSA48 Y 轴 MDS-DM-SPV3-20080HF224S OSA48 Z 轴 MDS-DM-SPV3-20080HF204BS OSA48 主轴 MDS-DM-SPV3-20080SJ-VL11-10FZT 刀具规格 S12000、F5000 问题分析问题分析：加工如下左图的形状产品，在零件四个转角部位（红圈位置）有如下右图红圈区域的 微小凹痕 调整思路调整思路：对于该类情况主要考虑#8020 的角度判断，在正确确定角度的基础上，再具体调节精度 系数。而后考虑加工效率，使最终加工的效果和时间达到兼顾。这类情况其实也是高速高精调整最典 型的案例。 14 更改更改#8020=1，与，与#8022=0，延长加工的时间，主要观察角度的变化带来的效果，延长加工的时间，主要观察角度的变化带来的效果 更改更改#8020=89，对角度作极大极小的变化，确定角度在哪一端较好，对角度作极大极小的变化，确定角度在哪一端较好 参数 第 1 次 S F 12000 5000 1205 1 1206 12000 1207 100-150 1568 57 1569 57 1570 0 1571 0 8019 10 8020 1 8021 0 8022 0 8023 0 结 果 无明显 改变 时间 14 19 参数 第 2 次 S F 1205 1206 1207 1568 1569 1570 1571 8019 8020 89 8021 8022 8023 结 果 略有改 善 （图 1） 时间 13 41 15 更改角度更改角度#8020=7,适当作角精度的提高适当作角精度的提高#8022=50 #8022=90 把精度进一步提高，并配合效果更好的加工条件，此时以效果为主效率会有一定牺牲把精度进一步提高，并配合效果更好的加工条件，此时以效果为主效率会有一定牺牲 参数 第 3 次 S F 1205 1206 1207 1568 1569 1570 1571 8019 8020 8021 8022 50 8023 结 果 略有改 善（右 图） 时间 13 41 参数 第 4 次 S F 16000 4500 1205 1206 1207 250 1568 1569 1570 1571 8019 8020 7 8021 8022 99 8023 结 果 转角处 已无明 显凹痕 （右图） 时间 15 56 16 进一步在保持效果基础上提高加工效率，参数方面直接有效可以减小进一步在保持效果基础上提高加工效率，参数方面直接有效可以减小#1207 总结：总结：本次转角的调整实际上是加工调整的典型。可以从程序分析或者实际的试切削中先确定#8020 而 后配合适当的精度系数(#8022、#8023)达到良好的加工效果。之后再考虑兼顾加工的效率，最直接的参 数为#1207。 参数 第次 S F 12000 5000 1205 1206 1207 200 1568 1569 1570 1571 8019 8020 8021 8022 8023 结 果 改回原 来的切 削参数， 切削效 果同前 但时间 缩短 时间 14 20 17 5）案例）案例 5：模具加工调整：模具加工调整 NC 系统：M70A 驱动器型号 电机型号 编码器型号 X 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF204S OSA51 Y 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF204S OSA51 Z 轴 MDS-D-SVJ3-20 HF204BS OSA51 主轴 MDS-D-SPJ3-75 SJ-V7.5-01ZT 刀具规格 D8R4、S5000、F2000 问题分析问题分析： 转角有刀痕、表面光洁度差 针对实际加工的问题点处，分 析程序，确认程序合理没有问 题。 调整思路调整思路： 对于该类情况主要考虑#8020 的角度判断， 在正确确定角度的基础上， 再具体调节精度系数。 对于转角发生的问题可以配合#8022，对于曲线发生问题配合#8023。其间可以降低#1207 加工的效率， 到达更好的位置控制。 18 参数 第 1 次 S 10800 F 2000 #1206 8000 #1207 300 #8020 7 #8022 0 #8023 0 #1568 70 #1569 70 #8021 1 更改更改#8020=7，与，与#8022=0，延长加工的时间，延长加工的时间#1207=300，主要观察角度的变化带来的效果，主要观察角度的变化带来的效果 参数 第 2 次 S 10800 F 2000 #1206 8000 #1207 300 #8020 9 #8022 30 #8023 50 #1568 70 #1569 70 #8021 1 继续更改角度继续更改角度#8020=9，改变，改变#8022、#8023 转角有改善转角有改善 19 参数 第 3 次 S 10800 F 2000 #1206 8000 #1207 400 #8020 9 #8022 -100 #8023 80 #1568 70 #1569 70 #8021 1 针对表面问题提高针对表面问题提高#8023=80、#8022=-100 配合适当的实际配合适当的实际 F 值值 参数 第 4 次 S 10800 F 2000 #1206 8000 #1207 400 #8020 3 #8022 0 #8023 50 #1568 70 #1569 70 #8021 1 针对表面曲线问题主要修改针对表面曲线问题主要修改#8023，更改，更改#8020 兼顾之前的转角兼顾之前的转角 20 最终加工效果最终加工效果 总结总结：从本次案例可以看出，对于综合整体的问题（即有转角又有曲线）其实还是先确定合适的角度 #8020，而后再相互协调各自的精度系数（#8022、#8023） 。 正 面 反 面 正 面 反 面 21 6）案例六：）案例六：SSS 使用案例分析使用案例分析 SSS 介绍 基于整体形式的程序路径采取速度控制， 和一般的高速高精度功能相比,采用更多预读单节的信息， 进而判断整体的程序形状，采取最适当的速度和加速度控制，实现高品质加工。 SSS 功能 NC 系统：M70A 驱动器型号 电机型号 编码器型号 X 轴 DMSPV3-20080 HF224 OSA18 Y 轴 DMSPV3-20080 HF224 OSA18 Z 轴 DMSPV3-20080 HF204BS OSA18 主轴 DMSPV3-20080 SJ-VL15-25ZT 刀具规格 D8R4、S9500、F1000 问题分析问题分析：客户处使用 M70V 系统试加工数码产品，试加工后发现工件面处出现“白点” （见图） ，客 户处无法接受这样的效果。 调整思路调整思路：出现白点可以理解为在实际加工中，因为实际的走刀速度 F 没有达到精确的控制，而相对 的所执行的程序段是微小线段，所以产生了刀具与工件的“撞击”从而出现了该“白点”的现象。首 先可以从程序方面作一个分析，现象处的程序是否合理。其次可以提高 VGN 提高轴的响应性，也可以 22 提高 PGN 提高轴的位置控制精度。以及配合加工参数中的角度以及精度参数，找到消除该“白点”的 合适的走刀速度。最后，SSS 功能，作为对整体程序采取基于整体形式的程序路径采取速度控制，其采 用更多预读单节的信息，进而判断整体的程序形状，采取最适当的速度和加速度控制。也是不二的选 择。 调整过程调整过程：工程师分析客户处的程序发现：程序中有多个断折的微线段，在我社工程师开始调试时曾 试过删除这些程序段并加工，白点消失。可以确定白点由这些微线段造成（由于控制器处理能力的不 够，导致走刀反应不及，撞击工件） 。因为产品的特殊性，所以程序不能作改动。 （见下图） 修改加工参数通过试切削来改善“白点”的问题，结果都没能改善。 参数 第 1 次 第 2 次第 3 次 第 4 次第 5 次第 6 次第 7 次 S - - - - - - F - - - - - - #1206 22000 - - #1207 200 - - 500 #8020 15 - 1 30 15 #8022 99 0 -50 #8023 70 0 50 99 #1568 57 - 15 20 25 #1569 57 - - 10 29 23 通过修改相关的加工参数， “白点”没有改善通过修改相关的加工参数， “白点”没有改善 3. 开启 SSS 功能（#8090=1） ，配合适当的加工参数。试加工“白点”消失。 1 2 3 4 5 6(关闭 SSS) 1207 200 - - - 150 - 8020 15 - - 7 10 15 8022 -100 - 0 - - - 8023 30 50 70 85 - 80 8025 1 - 0 - - - 8090 1 - - - - - 效果 一个角有 凹坑 依旧 略有改善 效果接受， 时间太长 满意 白点重现 时间 6m53s 7m10s 7m39s 8m23s 7m48s 7m22s #8090=1 开启开启 SSS 功能，配合适当的加工参数， “白点”消失功能，配合适当的加工参数， “白点”消失 白点依然存在 24 总结：总结：SSS 功能，作为对整体程序采取基于整体形式的程序路径采取速度控制，其采用更多预读单节的 信息，进而判断整体的程序形状，采取最适当的速度和加速度控制。对于现如今 3C 产品的加工，也是 极好的选择。 25 7）案例七：样条曲线）案例七：样条曲线 样条曲线介绍 本功能通过确定微小线段加工程序指令，自动创建平滑通过这些点的样条曲线，沿着该曲线路径执行 插补。从而实现高速高精度加工。 本功能为选配功能。 NC 系统：M70VA 驱动器型号 电机型号 编码器型号 X 轴 DMSPV3-20080 HF223 OSA105 Y 轴 DMSPV3-20080 HF223 OSA105 Z 轴 DMSPV3-20080 HF224 OSA105 主轴 MDS-DMSP-200 SJ-VL15-25FZT 刀具规格 问题分析问题分析：加工如下模具，在表面侧面分别有鱼鳞纹和竖纹。 表面有鱼鳞纹、侧面有竖纹表面有鱼鳞纹、侧面有竖纹 26 调整过程：调整过程： 初始 第 1 次 表面 G G05P10000 G05P2 侧面 G G05P10000 G61.2 S 9500 - F 11000 - #8020 7 - #8022 70 30 #8023 0 - #8025 0 1 #8026 0 30 #8027 0 0.5 #8028 0 0.5 #8029 0 0.001 #8030 0 -1 #1206 10000 - #1207 200 - #1568 50 - #1570 0 - #2215 50 - #2216 7 - #2010 40 - SHG 33 - 加工时 间 17:06 17:20 结果 表面有鱼 尾纹， 侧面 竖纹 表面有 鱼尾 纹，侧 面依然 有竖纹 侧面侧面 #8025=1 SPLINE ON 侧面竖纹依然存在侧面竖纹依然存在 27 初始 第 2 次 表面 G G05P10000 - 侧面 G G05P10000 G64 S 9500 - F 11000 - #8020 7 - #8022 70 - #8023 0 - #8025 0 - #8026 0 - #8027 0 - #8028 0 - #8029 0 - #8030 0 - #1206 10000 - #1207 200 - #1568