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FAGOR五轴数控系统RPCP功能实现及应用

发布时间:2013-11-13 作者:薛静 付学炜 张伟  来源:万方数据
关键字:五轴 数控 系统 FAGOR 
五轴加工中由于旋转运动的影响,会产生非线性误差。文章介绍了5轴数控加工中RTCP/RPCP补偿功能,系统阐述了以FAGOR为代表的数控系统升级改造过程,通过数控系统的改造升级使其具备RPCP功能。以典型零件加工实例,验证改造方案的合理性,并通过与非RPCP功能在加工流程、加工精度和效率方面的对比,证明改造后具备RPCP功能机床性能的优越性。

3 RPCP功能的应用实例

  3.1 零件工艺性分析

  图3为某水轮发电机定子绕组圈零件的整形工装夹具挡板零件。该工件在工作中起到定位和装夹汽缸活塞的作用,零件上有多处倾斜平面及与倾斜平面垂直的过孔,所有孔的中心距误差和位置度误差不能超过±0.01mm。如果使用三轴加工中心,必须设计专用的夹具,保证倾斜面的尖角清整操作,且尽可能使用小直径刀具。

零件

  因此选择5轴加工中心,一次装夹完成加工,不需要使用专用夹具来保证加工精度和质量。

  3.2 零件加工

  3.2.1 安装与定位

  SP5000型5轴加工中心为摇篮式结构,工作转台直径800MM,A轴转角95度、c轴转角360度连续回转,可加工规则几何特征体和非规则几何特征体。从零件图纸要求分析,具有空间倾斜要求的安装结合面和安装连接孔,适合5轴定位加工。工件采用4点压板装夹,如图4所示。

安装工位

  3.2.2 加工工艺及数控编程

  刀具为普通加工中心用标准旋转刀具,工艺步骤为将工件基边拉平,基角为工件零点,转台旋转实现被加工部位的空间几何角度。加工用的NC程序也是数控系统中标配的循环指令,并结合系统附带的RPCP(工件旋转点偏置)功能,完成5轴定角度加工。由于提高了NC程序的可读性,尤其是点位坐标值与图纸标注尺寸的完全一致,可大幅提高加工精度,缩减辅助准备和程序校验时间和编程时间。采用RPCP和非RPCP功能加工程序如表1所示。

采用RPCP和非RPCP功能加工程序

  3.3 采用RPCP功能优势对比

  3.3.1 工作流程对比

  与非RPCP功能相比,采用RPCP功能的5轴加工中心,其加工过程具有如下优点:采用RPCP功能时,编程基准与加工基准无关,因此在生产准备阶段,工件的装夹和5轴CAM编程可同时进行,不受前后顺序制约,进而缩短生产周期;由于加工指令的可读性提高,可以省略试切环节,程序直接进入正式加工环节,两项综合优势可缩短耗时15%以上,如图5和图6所示。

采用RPCP功能5轴加工工作流程
采用非RPCP功能5轴加工工作流程

  3.3.2 加工精度和加工周期对比

  应用三座标测量机对零件进行精度检测,三坐标检测数据对比如表2所示。

RPCP与非RPCP功能5轴CNC加工误差值对比

  从“倾斜平面”和“倾斜型腔”两种几何特征的三坐标检测数据对比上来看,采用RPCP和采用非RPCP补偿功能的5轴加工误差值存在明显差异,采用RPCP补偿功能在加工精度上高一个数量级。

  在同一机床上加工零件,采用RPCP功能的加工周期总耗时量减少近20%的工时,如果批量生产,对于需要转换机床的加工时间会更加明显突出采用RPCP功能的优势。

4 结论

  通过对FAGOR数控系统的升级改造,SP-5000加工中心具有了RPCP功能,在生产加工过程中减少装夹工件的劳动量和机床空闲时间,而且该控制功能还可以降低夹具成本和产前准备时间,甚至可以免除工件的安装定位面,可以对机床的运动精度和数控编程进行简化。

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