FANUC Servo Learning Oscillation: почему большой амплитуды может быть недостаточно для перекрытия траекторий соседних оборотов
Авторская синусоидальная модель по спецификации одноосевого Servo Learning Oscillation 2018 года сравнивает целый и полуцелый множители частоты. Различаются размах колебаний, расстояние между оборотами и фактическое стружкодробление.
Содержание
При колебательном резании недостаточно оценивать только величину возвратно-поступательного движения. Если каждый оборот повторяет одинаковое колебание при том же угле шпинделя, расстояние между соседними траекториями может не меняться. Поэтому важна и фазовая связь частоты колебаний с вращением шпинделя.
Какая функция колебаний рассматривается
Источник — спецификация FANUC «Servo Learning Oscillation (1 axis)» A-42148E-046, редакция от 2018-12-17, страницы 2, 5, 10–13 (общедоступное зеркало оригинальной спецификации). Она относится к указанному ПО 30i/31i/32i-B STEP2 и 0i-F Plus: для первой группы перечислены версии ПО ЧПУ от 17.0, для второй — D6G3/D4G3 от 1.0; есть и сопутствующие требования к сервоприводу. Одной модели на панели недостаточно для подтверждения условий. Здесь рассматривается одноосевое Servo Learning Oscillation, связанное с G8.5 P2, без программы включения или наладки.
Идеальная модель через фазу за оборот
В спецификации I — множитель частоты, K — множитель амплитуды. Запишем перемещение через число оборотов шпинделя n при подаче на оборот f. Колебательная составляющая:
o(n)=(Kf/2)[cos(2πIn)−1]；z(n)=fn+o(n).
Односторонняя синусоидальная амплитуда относительно среднего колебания равна Kf/2, размах — Kf. Относительно положения обычной подачи колебательная составляющая лежит от −Kf до 0 со средним −Kf/2. Модель описывает только заданную геометрию при постоянной частоте вращения, неизменной подаче и идеальном слежении, без упругой деформации резания.
Сравним позиции через оборот при одинаковом угле шпинделя
Авторский вывод: расстояние соседних оборотов D(n)=z(n+1)−z(n). При целом I оба косинуса одинаковы, колебательные слагаемые сокращаются, и D постоянно равно f. Даже если инструмент иногда отходит назад, одинаковая фаза на каждом обороте сама по себе не создаёт перекрытия траекторий.
При полуцелом I косинусы противоположны по знаку: D(n)=f−Kf·cos(2πIn), минимум f(1−K). Возьмём авторские значения f=0.18 mm/rev, K=1.4 и скорость шпинделя 900 r/min:
| I | Частота колебаний | Размах колебаний | Расстояние D соседних оборотов при одинаковом угле |
|---|---|---|---|
| 1 | 15 Hz | 0.252 mm | Постоянно 0.180 mm |
| 1.5 | 22.5 Hz | 0.252 mm | От −0.072 до 0.432 mm |
Отрицательное расстояние во второй строке означает перекрытие заданных траекторий на части фаз и наличие геометрического условия для интервалов без резания. Это не гарантия стружкодробления при конкретном материале, форме вершины инструмента и фактическом слежении. Числа таблицы также не являются рекомендуемыми режимами обработки.
Повышение частоты увеличивает и требования к скорости
Производная модели по времени даёт пиковую скорость вперёд v_max=(1+πIK)fS/60, где S выражена в r/min. Во второй строке средняя подача лишь 2.7 mm/s, а пик около 20.513 mm/s — примерно в 7.597 раза выше среднего. Увеличение частоты или множителя колебаний меняет и требуемые динамические возможности привода.
Разделяйте три вопроса: создаёт ли заданная фаза перекрытие, способна ли ось отработать требуемую динамику и образует ли материал ожидаемую стружку. Сам факт колебания оси не заменяет реальную проверку последних двух условий. Другие механизмы расширенных функций — в разделе OPTION.