LAC提高精度并节省时间

2015-11-23约翰内斯海德汉博士

金属加工(冷加工) 2015年9期

■约翰内斯·海德汉博士

（中国）有限公司供稿

根据机床实际负载调整控制参数有什么样的效果？如何能显著缩短总时间，同时显著提高加工精度？性能测试中，LAC功能（负载自适应控制）展现了它的作用：由于LAC，回转工作台用15°的步距进行24次加速和减速的整圈转动只用了6s时间，而不是14s。LAC将回转工作台的跟随误差从11.5″减小到2.2″。

机床操作人员对这些新功能总有些质疑。这不难理解，因为改变成熟可靠的循环和加工方式都不容易，而且也不能只凭广告宣传就使用。可是另一方面，确凿的事实证明情况完全不同。这是为什么我们在性能测试中特别选了负载自适应控制功能（简称LAC），LAC（负载自适应控制）决定旋转轴的转动惯量（见图1）。该功能根据工件的当前转动惯量连续调整进给控制参数，展示了非同一般的效果。

1.负载影响因素

对于有工件轴的机床，工件重量自然对加工有影响，这是为什么根据这类机床配置，通常有二或三级负载。然而，负载级别并不精确，因为相关的质量达几百公斤。因此，机床设置只能大致接近最佳值。机床操作人员必须手动选择，对于时间要求紧的加工任务，这增加了工作步骤。

负载级别通常只考虑工件本身重量，对于回转工作台，这显然不充分。对于回转工作台，转动惯量是控制参数中的决定性因素，工件的转动惯量可能因其夹持方式的不同而有很大不同，最差时可能相差数倍之多。对此选择负载级别也毫无帮助，因为它几乎完全不反映负载状态。

图1 LAC（负载自适应控制）决定旋转轴的转动惯量

控制单元设置不当是这些参数不准确的后果，结果导致干扰和振动的抑制效果差，因此加工中的误差大。尤其在加速阶段表现特别明显。为最大限度减小这类误差，在加工中负载变化较大的部位要限制机床所有轴的动态性能。

2. LAC的性能测试

性能测试中，基于常规二级负载标准机床的回转工作台设置LAC的参数。进给轴的跟随误差减小50%以上并显著提高了动态精度。对于50°的回转工作台转动范围和6 000°/m i n的进给速度，跟随误差从11.5″减小到2.2″。对于200mm半径的工件，回转轴产生的误差从10.8m减小到2.1m。

分度运动的LAC效果特别明显。许多工件上的子轮廓常常在一定角度位置重复，对于这种工件，最简单的编程方法是对子轮廓编程一次，然后以一定角度步距旋转回转轴加工其他子轮廓，这种方式被称为分度加工。

性能测试中，回转工作台重复转动工件15°。每一个15°步距，进给轴都要短暂加速到最大进给速率，然后立即减速。使用L A C后，机床动态性能显著提高，允许更高的加加速和加速度，每次转动360°的时间缩短达57%（见图2）。如果未用LAC的标准设置，机床需要14s的时间完成上述要求的分度运动，24个加速和减速过程，不实际加工工件。使用LAC的参数设置后，分度运动只需要6s——其中包括加工开始前的评估过程。