數控工具機動態剛性的測定方法
2023-05-17 11:23:11
專利名稱：數控工具機動態剛性的測定方法
技術領域：
本發明涉及一種數控工具機動態剛性的測定方法，它屬於機械加工エ設備技術領域，特別是對設備性能測試領域。
背景技術：
數控工具機的剛性對工具機的性能和試機加工的效果有著較大的影響，因此，在使用數控工具機的初始，對於數控工具機的剛性評估是必須要進行的。目前，通過普通儀器設備很難對工具機的剛性進行測量與評估。為了對數控工具機的剛性進行評價，現有技術是通過對試件加工後的刀紋及光潔度等來對數控工具機剛性進行綜合判定，此方法用於工具機剛性評估有以下缺陷首先，影響數控加工表面質量的因素有很多，很難確定工具機剛性產生的影響大小。其次，加工表面質量通常是通過人眼判斷的，不同的人員判斷有差異；無法用數據進行描述，對結果判斷影響存在差異。最後，數控工具機加工時通常採用三軸聯動，如果出現加工異常無法通過エ件判斷問題出現在哪個軸上。現有的數控工具機基本都設置有伺服放大器，數控工具機的伺服放大器都具有增益調整功能，工具機不震動的情況下最高増益的大小反映了工具機的剛性。伺服放大器也具有振動抑制功能，通常設定時要通過振動濾波功能對工具機設計和生產的缺陷造成的振動進行彌ネト，工具機仍可以實現較高的増益設定。但採用伺服放大器進行振動抑制並未對工具機設計和生產造成的缺陷進行根除，這些缺陷仍然可以對數控工具機的運行和加工產生不良影響。因此，還是必須對數控工具機的剛性進行評估。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種操作簡單，測定方便，可以給數控工具機的剛性評估提供準確參數的數控工具機動態剛性的測定方法。本發明的目的是這樣實現的一種數控工具機動態剛性的測定方法，它包括如下的步驟A :首先將數控工具機、伺服電機、伺服放大器、數控系統和可以控制伺服電機帶動相應的軸進行運動的電子手輪按照常規方式進行電氣連接，且所述的伺服放大器5通過導線連接於被測定的軸3處，電子手輪7連接於數控系統，調試正常，並選定要進行測定的軸，然後搖動電子手輪控制伺服電機帶動選定的軸進行運動；B :設定可以關閉放大器的濾波振動的相關參數，並通過數控系統的面板調節伺服放大器參數，使伺服放大器的振動抑制功能關閉；C :依據數控工具機的推薦數值範圍，設定統一位置環增益；再依據常規經驗，設定一個確保機身測試初始狀態時運行不發生震動的位置環增益；D :使用電子手輪驅動工具機做往復運動，其行程範圍為數控工具機的行程範圍；若工具機運行正常，被測定軸沒有產生明顯振動或嘯叫，就増加位置環增益的設定值，増加後繼續做往復運動；工具機的往復運動和增加位置環增益的設定值交替進行，所述的設定值每次增加的幅度呈遞減形式；重複上述程序，直至被測定軸產生明顯振動或嘯叫聲為止；E :記錄工具機往復運動停止時位置環增益參數的設定值，該值就是所測得的無濾波時的速度増益值，使用該值對工具機的自身動態剛性按照常規方式進行評估。在所述的D步驟中，所述的位置環增益的設定值每次增加的幅度為10 3，呈遞減形式。本發明是利用現有設備中的部分裝置，通過禁止振動抑制功能使用，在固定速度環增益的情況下，測量無濾波時的最大位置環增益值，此時増益設定值的大小就直接反映出被測定軸自身固有的運動剛性，該數值可用於判斷工具機的動態剛性。該發明可對工具機的每個軸進行單獨測量，定量對每個軸的剛性進行評估。該本發明簡單，實用，可用於工具機的剛性評估和批量化生產的質量判定與篩選。
圖I為本發明的使用設備的連接示意圖
具體實施例方式本發明的方法是依據通過禁止振動抑制功能使用，在固定速度環增益的情況下，測量無濾波時的最大位置環增益值。此時增益設定值的大小就直接反映出該軸自身固有的運動剛性，該數值可用於判斷工具機的動態剛性的理論而設計的。因此通過禁止振動抑制功能使用是本發明的重要手段，即關閉伺服放大器的振動濾波功能。關閉伺服放大器的振動濾波功能依據不同的伺服系統，其所需設定的參數也不同，但是設定的方式是統ー的，方法也是現有技術中常用的方法。下面選擇兩種伺服系統，對本發明進行進ー步的說明實施例1，採用發科那伺服系統在本實施例中，數控工具機、伺服電機、伺服放大器、數控系統和可以控制伺服電機帶動相應的軸進行運動的電子手輪均為現有技術中的常用設備，將數控工具機I、伺服電機2、伺服放大器5、數控系統6按照常規的電氣連接方式連接，且所述的伺服放大器5通過導線4連接於被測定的軸3處，電子手輪7連接於數控系統，然後搖動電子手輪通過數控系統控制伺服電機帶動選定的軸進行運動。為了關閉伺服放大器的振動濾波功能，首先通過數控系統的面板設定伺服放大器參數的功能，設定帶通濾波器的中心頻率#2113=0、振動消除濾波器I的衰減帶寬#2177=0、振動消除濾波器I的陷波#2359=0、振動消除濾波器2的中心頻率#2360=0、振動消除濾波器2的衰減帶寬#2361=0、振動消除濾波器2的陷波#2362=0 ;然後完成上述相關參數的設定，可以使放大器的濾波等振動抑制功能無效，即關閉伺服放大器的震動抑制功能；關閉伺服放大器的震動抑制功能後，設定統一位置環增益通常這個位置環增益是有推薦或根據實踐總結的經驗數值，這裡要求固定是因為這個參數的調節會對實驗的結果有一定影響，因此要求在統一位置環增益的條件下測量速度環增益。在本實施例中，設定位置環增益#1825=4000 ;這個數值的設定只要求在推薦或經驗值中選定即可。設定較低的速度環增益。由於本發明的測定實質上就是測量振動與不震動的臨界狀態的速度環增益值，測定的過程也是首先確保工具機不震動，逐漸増加設定直到振動，較低的増益是指確保機身測試初始狀態時運行不發生震動，即依據常規經驗，設定ー個確保機身測試初始狀態時運行不發生震動的位置環增益，即測量振動與不震動的臨界狀態的速度環增益值，設本實施例的發那科系統速度環增益#2021=100。設置好上述的參數值後，使用電子手輪驅動工具機做往復運動，其行程範圍為數控工具機的行程範圍；若工具機運行正常，被測定軸沒有產生明顯振動或嘯叫，就増加位置環增益的設定值，増加後繼續做往復運動；工具機的往復運動和增加位置環增益的設定值交替進行，所述的設定值每次増加的幅度呈遞減形式；重複上述程序，直至被測定軸產生明顯振動或嘯叫聲為止。在本步驟中，所述的位置環增益的設定值每次增加的幅度為10 3，呈遞減形式。例如,第一次增加10，第二次增加7，第三次增加5，第四次增加3。因為往複次數越多，越可能更快的接近振動狀態的產生，所以毎次位置環增益増加的數值需要遞減，以便使得測定的數據更精確，快速。如果一旦採用增加的幅度過大，會出現矯枉過正的現象，即突然出現很大的振動，這樣就需要再減少增加位置環增益，使得測定工作多一次反覆的過程，造成浪費。當工具機往復運動被停止吋，記錄位置環增益參數的設定值，該值就是所測得的無 濾波時的速度増益值，使用該值對工具機的自身動態剛性按照常規方式進行評估。實施例2，採用三菱伺服系統在本發明中，採用不同的伺服系統，僅僅是在設定關閉伺服放大器的振動濾波功能和設定位置環增益和速度環增益時的參數不同。在選擇三菱伺服系統時，關閉伺服放大器的振動濾波功能只要設定過濾器頻率數I :#2238=0、過濾器頻率數2 #2246=0即可；設定位置環增益#2203=33 ;速度環增益#2205=30。本實施例的其他部分與實施例I完全相同。
權利要求
1.一種數控工具機動態剛性的測定方法，其特徵在於它包括如下的步驟 A :首先將數控工具機、伺服電機、伺服放大器、數控系統和可以控制伺服電機帶動相應的軸進行運動的電子手輪按照常規方式進行電氣連接，且所述的伺服放大器5通過導線連接於被測定的軸3處，電子手輪7連接於數控系統，調試正常，並選定要進行測定的軸，然後搖動電子手輪控制伺服電機帶動選定的軸進行運動； B :設定可以關閉放大器的濾波振動的相關參數，並通過數控系統的面板調節伺服放大器參數，使伺服放大器的振動抑制功能關閉； C :依據數控工具機的推薦數值範圍，設定統一位置環增益；再依據常規經驗，設定一個確保機身測試初始狀態時運行不發生震動的位置環增益； D :使用電子手輪驅動工具機做往復運動，其行程範圍為數控工具機的行程範圍；若工具機運行正常，被測定軸沒有產生明顯振動或嘯叫，就增加位置環增益的設定值，增加後繼續做往復運動；工具機的往復運動和增加位置環增益的設定值交替進行，所述的設定值每次增加的幅度呈遞減形式；重複上述程序，直至被測定軸產生明顯振動或嘯叫聲為止； E :記錄工具機往復運動停止時位置環增益參數的設定值，該值就是所測得的無濾波時的速度增益值，使用該值對工具機的自身動態剛性按照常規方式進行評估。
2.如權利要求I中所述的數控工具機動態剛性的測定方法，其特徵在於在所述的D步驟中，所述的位置環增益的設定值每次增加的幅度為10 3，呈遞減形式。
3.如權利要求I中所述的數控工具機動態剛性的測定方法，其特徵在於在所述的D步驟中，所述的位置環增益的設定值每次增加的幅度為5，呈遞減形式。
全文摘要
一種數控工具機動態剛性的測定方法，它屬於設備性能測試領域，它包括如下的步驟首先將數控工具機、伺服電機、伺服放大器、數控系統和電子手輪按照常規方式進行電氣連接，並選定要進行測定的軸，然後搖動電子手輪控制伺服電機帶動選定的軸進行運動；關閉伺服放大器的振動抑制功能；依據數控工具機的推薦數值範圍，設定統一位置環增益；再依據常規經驗，設定一個確保機身測試初始狀態時運行不發生震動的位置環增益；使用電子手輪驅動工具機做往復運動，並依次增加位置環增益的設定值，直至被測定軸產生明顯振動或嘯叫聲為止；記錄工具機往復運動停止時位置環增益參數的設定值。該本發明簡單，實用，可用於工具機的剛性評估和批量化生產的質量判定與篩選。
文檔編號B23Q17/00GK102806495SQ201210282368
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者羅勇剛 申請人:深圳市捷甬達實業有限公司