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案例分析 | 模具加工效率问题处理流程

 阿明哥哥资料区 2018-01-13

生产效率是指固定投入量下,制程的实际产出与最大产出两者间的比率。可反映出达成最大产出、预定目标或是最佳营运服务的程度。

加工效率对于数控机床加工中来说,就是固定时间内实际生产产品数量与理论最大产出量的比率。单件产品的生产时间由人工时间以及加工时间组成。对于无法固化的人工时间需要更加合理的管理以及运营方式进行掌控。相对固化加工时间则由数控机床以及加工工艺绝对,对此进行合理优化将有效的提高加工效率。

  

1影响加工效率问题的主要原因

 

因素

分析

对策

机械

机械刚性较差,易振动,无法提升加工效率

调整机械,丝杠以及地脚,提升刚性。

程序

加工程序生成不合理,存在垃圾点

1、优化路径、使用合理的后处理

2、优化加工步骤,减少非加工时间耗时

换刀

换刀时间较长,随着换刀次数增加,影响明显

1、优化梯图处理逻辑

2、优化换刀宏程序

3、开启主轴最优定向和定向就近旋转

参数

未使用更加合理的功能

开启智能重叠控制、FSSB刚性攻丝、设定刚性攻丝拉拔倍率等功能

设定了保守的加速度和加减速时间常数

1、合理减小快移时间常数P1620P1621

2、适当减小切削时间常数P1769P1722

3、适当增大加速度参数P1660P1735P1737P1783

工艺

选择合理的加工速度

适当提高主轴转速和进给速度

 

2加工效率处理流程

 

注:若涉及到与其他机型效率对比,必须保证在相同的加工条件下,否则不具备对比意义。

 

3效率提升案例

 

3.1 换刀效率提升案例

当加工程序中存在多次换刀时,换刀时间多少也会明显影响到整体的加工效率。FANUC系统的换刀整体由PMC、宏程序、轴动作(特别是Z轴以及主轴定向)移动以及外围第三方配件处理四大部分组成,由此换刀效率提升也就主要由此四大部分组成。

另外,换刀效率提升还可从主轴最优化定向以及G00快移时间常数调整两方面入手进行优化。

 


3.2 程序优化案例

某次轮毂加工案例,客户修改前使用程序,通过仿真软件观察情况如下:

客户使用某CAM软件生成的程序,存在大量的垃圾点以及线段长度极小等情况,严重影响机床稳定性以及加工效率。使用正版CAM软件进行程序生成,并使用匹配FANUC系统的后处理软件,生成合理程序如右图。程序运行效率明显提高。


程序优化对比:


程序改进前

程序改进后

机台振动状况

有振动

平稳

指令进给速度

F6000

F6000

进给速度

F2000~F4000

F6000

加工时间

11min5s

9min47s

 


3.3 参数案例1——G00加减速优化

调整方式:利用FANUC SEVROGUIDE软件,在快速倍率100%情况下,测量全行程加

         减速波形(POSF/dtTCMD

调整参数:P1620P1621

调整标准:调整快移时间常数(P1620,1621)在最大载重量下将机床负载轴TCMD  

         调整至80%以上,如果无法在最大负载下进行调试,根据MTB对最大加

         速度要求,结合机械冲击,建议调整为60%-80%

调整前

调整后

P1620= 100   P1621=64

P1620=  64   P1621=48

注:此标准为初次调试标准,如果实际加工过程中在保证无振动等情况下,适当进一步缩小参数。

 


3.4 参数案例2——切削加减速优化

   目前主流的FANUC 0i-MD0i-MF31i-B系统都支持AI轮廓控制IAICC I)和AI轮廓控制IIAICC II)等高速高精功能,使用合适的高速高精功能,不仅可以优化电机的加减速控制,还可以提升系统的程序段处理速度,对于提升模具加工的效率非常有效。

注:配置AICC相关功能时有效。

理论分析:加减速时间常数越小,允许变化的速度越大则效率越高,但基于加工精度以及机床震动等情况,不可能无限提高效率。如果需要在不同程序下进行参数设定,可采用精度等级进行选择。

 


3.5 功能升级案例——FSSB刚性攻丝

30i-B0iF系列系统中,主轴放大器和CNC之间可以通过FSSB进行直接“通讯”,从而可以设置更高的主轴转速和位置环增益,减小时间常数,从而提高加工精度和效率。


 

3.6 功能升级案例——智能重叠

原理:智能重叠功能通过实现快移到快移、快移到切削、切削到快移的重叠,从而提高加工效率。

智能重叠功能适用范围:

30i/31i/32i-B0i-F

0i-D0i-Mate-MD

有系统版本要求,参数No.11236#1若有显示SOV字符,则表示该系统版本可以使用智能重叠功能;

对于0i-Mate-MDtype5系统在9.1及以上版本可以使用智能重叠功能。

 


3.7 加工效率综合案例分析

某国内机床厂家客户处钻削中心打样效率分析,现场加工相同工件与国外进口原装机对比。通过伺服优化、智能重叠功能设定以及工艺改善优化之后,加工效率明显提升。

加工时间

某国外厂家机床

某国内厂家机床

调试前

14min30s

15min51s

调试后

14min30s

14min54s

加工效率综合案例分析

序号

问题点

现状

对策

可行性

1

换刀时间

 目前TD500换刀时间为1.8s,符合市场平均水平。(伺服刀库,容量21,由于本身刀盘较大,进一步提升空间有限)。ROBBRO的换刀时间在1s左右。整个工序差值约20s

1、优化梯图处理逻辑

2、优化换刀宏程序

(由于机床厂内对该刀库应用较为成熟,认为已优化到极致,且出于安全性和可靠性考虑,进一步提升空间有限。)

2

转台定位

时间

TD500A转台速度为15m,而ROBBRO的转台速度为35m。此前MTB人员观测到整个工序转台时间为61s。与ROBBRO的差值需要进一步核实。

该部分为机械设计决定,无提升空间。

3

主轴加减速

TD500主轴最高转速为20000rpm,加速时间(0~20000)为2.3s,减速时间(20000~0)为1.5sROBBRO的主轴最高转速为24000rpm,加减速时间1s左右。与我司此前测试结果一致,24000主轴电机加减速性能优于20000主轴电机。该部分导致的时间差较大,但提升空间有限。

目前TD500A使用的主轴参数为FANUC提供的标准参数,国内主要厂家也都使用此套参数,通过参数调整提升加减速时间的空间非常有限。

4

对刀仪

整个过程中对刀仪的使用21次,粗略估计TD500AROBBRO的时间差在5s左右。

对刀宏程序为标准程序,主要差异在Z轴移动速度上,因此该部分效率提升空间有限。

5

快移速度

据反馈,ROB的快移速度为48m/minBRO的快移速度为60m/minTD500A的快移速度为48m/min(螺距P=12

进一步减小快移加减速时间常数,在保证机台稳定的前提下缩短定位时间。

★★★

6

系统参数

目前机床使用的参数为早期的钻攻机参数,后经过MTB电气人员优化。本次检查发现并未使用智能重叠功能。

1 开启智能重叠,能显著提升整体效率。(预计为此次效率提升主要手段)

2 快速移动插补前加减速,提高定位速度。

3、钻孔攻丝循环时间缩短功能应用。

★★★★

7

工艺优化

目前使用的程序为EU提供,编程路径、进给速度是否与对比机型一致有待确认。

1 编程格式优化(M代码等待完成信号、主轴速度到达检测,预计会有10s左右提升)

2、各工序精度等级选择的进一步合理优化

★★★★

  


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