FANUC伺服学习振荡:为什么振幅够大,仍可能没有每转轨迹交叠?
依据2018版单轴伺服学习振荡规格,用原创正弦模型比较整数与半整数频率倍率,区分峰峰振幅、每转轨迹间距和实际断屑效果。
振荡切削不能只看刀具往复了多少。若刀具每一转都在完全相同的主轴角度重复同样振荡,相邻转的轨迹间距可能仍然保持不变;频率与主轴转动之间的相位关系因此同样重要。
本文对应哪一种振荡功能
依据FANUC《Servo Learning Oscillation (1 axis)》A-42148E-046,2018年12月17日版,第2、5、10–13页(原厂规格书公开镜像)。该版针对指定软件的30i/31i/32i-B STEP2及0i-F Plus:前者所列CNC软件版本17.0起,后者D6G3/D4G3版本1.0起,并有配套伺服要求;不能仅凭面板型号判断已满足条件。文中讨论的是G8.5 P2所对应的单轴伺服学习振荡,不提供使能或调试程序。
用每转相位建立理想模型
规格中的I为频率倍率,K为振幅倍率。将其位移关系用主轴转数n表示,取每转进给f,则振荡量可写成:
o(n)=(Kf/2)[cos(2πIn)−1];z(n)=fn+o(n)。
这里相对振荡均值的单边正弦振幅是Kf/2,峰峰值为Kf;相对普通进给位置的振荡量范围则是−Kf至0,均值为−Kf/2。该模型只描述指令几何,假定稳定转速、恒定进给及理想跟随,未包含切削弹性变形。
比较相隔一转、同一主轴角度的位置
原创推导相邻转间距D(n)=z(n+1)−z(n)。当I为整数时,两次余弦相同,振荡项抵消,D恒为f。即使某些时刻刀具在后退,每转同相的轨迹也没有因此交叠。
当I为半整数时,两次余弦符号相反,D(n)=f−Kf·cos(2πIn),最小值为f(1−K)。取原创数值f=0.18 mm/rev、K=1.4、主轴900 r/min:
| I | 振荡频率 | 峰峰振荡量 | 同角度相邻转间距D |
|---|---|---|---|
| 1 | 15 Hz | 0.252 mm | 恒为0.180 mm |
| 1.5 | 22.5 Hz | 0.252 mm | −0.072至0.432 mm |
第二行的负间距表示指令轨迹在部分相位出现交叠,具备产生空切区间的几何条件。它不是对材料、刀尖形状和实际跟随状态的断屑保证;表中数值也不是推荐工艺参数。
频率升高还会增加速度要求
对模型按时间求导,前进方向峰值速度为v最大=(1+πIK)fS/60,S为r/min。第二行平均进给只有2.7 mm/s,峰值却约20.513 mm/s,约为平均值的7.597倍。因此增加振荡频率或倍率,会同时改变驱动所需的运动能力。
分析时应先区分三件事:指令相位是否产生交叠、轴是否能跟随所需动态,以及材料是否形成预期切屑。仅观察到轴在振动,无法代替后两项的实际验证。更多高级功能机制见OPTION栏目。
