TWM529577U - 進給參數優化系統 - Google Patents
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Description
本創作是有關於一種進給參數優化系統，尤指一種能達成抑制顫振的進給參數優化系統。
隨著科技的進步，對於金屬加工產品的加工效率與精度是更加要求，所以電腦數值控制(CNC)工具機已取代了大部分傳統的工具機，不論是在傳統產業或者新興產業，皆仰賴此加工技術，而使得CNC工具機的需求呈現穩定成長。但為了維持穩定的加工表面及保護昂貴的加工機，通常操作者採取保守的加工方式，此舉雖可延長加工時間，但卻降低了CNC工具機能發揮的最高效率。
切削是機械加工生產過程中重要的步驟之一，其中高速切削(High-speed milling)扮演了重樣的腳色，在要求更高效率、更高精度的發產趨勢下，切削過程中的動態特性更顯得重要，因其反應了切削之實際狀況。震動是影響加工精度很大的因素，而震動主要分為強制震動與自激震動(self-excited oscillation)兩類。引起強制震度的主要原因是由地板震動、機械元件強迫震動及加工過程強迫震動所造成。而自激震動又稱為顫振(Chatter)，是因為加工工件在進行車削加工時，因工件表面具有周期性的凹凸不平，造成周期相位錯開又重疊的再生效果所產生的影響，又稱共振。
所述顫振產生模式可分為再生式震動、模態偶合震動及切削力下降。顫振所產生的噪音會使人員產生疲勞而降低生產效率，並且會使加工機零件提早產生疲勞破壞、可靠度及材料強度降低等問題。
車削顫振是於車削時產生之振動現象，此現象將會影響加工表面之精度，此外，車削顫振所產生的噪音會使人員產生疲勞而降低生產效率，並且會使加工機零件提早產生疲勞破壞、可靠度及材料強度降低等問題。因此，如何有效抑制顫振而克服因顫振所產生的這些問題，係業界所亟待解決之課題。
本創作提供一種進給參數優化系統，藉由不同的波形來調整主軸之轉速，以破壞顫振之再生行為並達到抑制顫振的目的。
本創作為一種進給參數優化系統，進給參數優化系統包括一加工機台、一CNC控制器以及一可程式控制台。加工機台包含一主軸。CNC控制器連接於加工機台，CNC控制器用以對加工機台執行一加工模式，加工模式包含一修改程式指令，修改程式指令包含主軸變動振幅及主軸變動周期。可程式控制台耦接於加工機台及CNC控制器，當執行加工模式至修改程式指令時，CNC控制器將主軸變動振幅及主軸變動周期的數值傳遞至可程式控制台，可程式控制台輸入由波形組成的訊號來調整主軸之轉速。
基於上述，在本創作所提出進給參數優化系統中，執行加工模式，當加工程式執行到修改程式指令時，CNC控制器將主軸變動振幅及主軸變動周期的數值傳遞至可程式控制台，可程式控制台輸入由波形組成
的訊號來調整主軸之轉速，藉以抑制加工時產生的顫振，以達到抑制顫振的目的。
100‧‧‧進給參數優化系統
110‧‧‧CNC控制器
120‧‧‧可程式控制器
130‧‧‧加工機台
132‧‧‧主軸
134‧‧‧夾具
136‧‧‧刀具
20‧‧‧鐵材
22‧‧‧切削區域
W‧‧‧加工模式
第1圖為本創作的進給參數優化系統的示意圖。
第2圖為本創作加工機台的一實驗架構圖。
以下謹結合附圖和實施例，對本創作的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本創作的技術方案，而非用以限制本創作的保護範圍。
第1圖為本創作的進給參數優化系統的示意圖。請參閱第1圖。
在本實施例中，進給參數優化系統100包括一CNC控制器110、一可程式控制器120以及一加工機台130。
加工機台130包含一主軸132、一夾具134以及一刀具136。
CNC控制器110為一電腦數值控制器(Computer Numericla Control)，CNC控制器110連接於加工機台130，CNC控制器110用以對加工機台130執行一加工模式W。加工模式W包含一修改程式指令，修改程式指令包含主軸變動振幅及主軸變動周期。
可程式控制器(Programmable Machine Controller,PMC)120
耦接於加工機台130及CNC控制器110，可程式控制器120控制加工機台130的主軸132轉動、刀具136交換、切削液開關、機械操作盤等。
可程式控制器120依據該加工模式控制加工機台130對一工件進行加工。當執行加工模式W至修改程式指令時，CNC控制器110將主軸變動振幅及主軸變動周期的數值傳遞至可程式控制器120，可程式控制器120輸入由波形組成的訊號來調整主軸132之轉速，換言之，本實施例即在主軸132轉速以恆定運轉時，強制輸入由波形組成的訊號來調整主軸132之轉速，來使工件與刀具136進行切削時，以不恆定的頻率來擾亂再生震動的能量注入，其中所述波形例如為一三角波或一正弦波。
第2圖為本創作加工機台的一實驗架構圖。請參閱第2圖。
加工機台130包含一主軸132、一夾具134以及一刀具136。在本實驗架構中，以Φ26，長度400mm的鐵材20執行實驗，鐵材20位於主軸132內，鐵材20外表面具有一切削區域22，刀具136對該切削區域22切削。而切削的進給設定為0.2mm/rev，主軸132的轉速2250rpm。
實驗後透過表面粗糙度分析儀來量測鐵材20表面粗糙度的平均值。量測的長度為16mm，位置是由鐵材20前端開始往內移20mm的地方，然後再由20mm的位置往外移動16mm。
實驗參數調整階段。首先，以未調整主軸132轉速的方式進行鐵材20車削作業，然後在以三角波及正弦波的調整主軸132轉速方式進行鐵材20車削作業。實驗參數如下表1，而實驗後表面粗糙度平均值如下表2
表1、參數調整值
由上述表2中表面粗糙度之平均值可知，對於主軸132轉速的調整，確實能改善顫振對工件表面加工時的影響。也由不同的參數調整中，可以得知當主軸132轉速調整頻率較高時，正弦波的表面粗糙度平均值分別為11.799μm及13.608μm，其數值優於三角波的調整方式。而當主軸132轉速調整頻率較低時，三角波的表面粗糙度平均值分別為17.139μm及11.863μm，其數值優於正弦波的調整方式。此外，也由上述實驗看出正弦
波的主軸132轉速調整方式較能有效抑制加工時產生的顫振。
綜上所述，在本創作所提出進給參數優化系統中，執行加工模式，當加工程式執行到修改程式指令時，CNC控制器將主軸變動振幅及主軸變動周期的數值傳遞至可程式控制台，可程式控制台輸入由波形(如三角波、正弦波)組成的訊號來調整主軸之轉速，藉以抑制加工時產生的顫振，以達到抑制顫振的目的。
此外，在本創作中，由表面粗糙度的平均值來觀察，可以看對於主軸轉速的調整，確實能改善顫振對工件表面加工時的影響。進一步地，由不同的參數調整來看，以正弦波的主軸轉速調整較能有效的抑制顫振。
以上所述，乃僅記載本創作為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本創作專利申請範圍文義相符，或依本創作專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧進給參數優化系統
110‧‧‧CNC控制器
120‧‧‧可程式控制器
130‧‧‧加工機台
132‧‧‧主軸
134‧‧‧夾具
136‧‧‧刀具
W‧‧‧加工模式
Claims (5)
- 一種進給參數優化系統，包括：一加工機台，包含一主軸；一CNC控制器，連接於該加工機台，該CNC控制器用以對該加工機台執行一加工模式，該加工模式包含一修改程式指令，該修改程式指令包含主軸變動振幅及主軸變動周期；以及一可程式控制器，耦接於該加工機台及該CNC控制器，當執行該加工模式至該修改程式指令時，該CNC控制器將該主軸變動振幅及該主軸變動周期的數值傳遞至該可程式控制器，該可程式控制器輸入由一波形組成的訊號來該調整該主軸之轉速。
- 如申請專利範圍第1項所述之進給參數優化系統，其中該波形為一正弦波。
- 如申請專利範圍第1項所述之進給參數優化系統，其中該波形為一三角波。
- 如申請專利範圍第1項所述之進給參數優化系統，其中該可程式控制器控制該加工機台的該主軸轉動。
- 如申請專利範圍第1項所述之進給參數優化系統，其中該加工機台包含刀具及夾具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105209301U TWM529577U (zh) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | 進給參數優化系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105209301U TWM529577U (zh) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | 進給參數優化系統 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM529577U true TWM529577U (zh) | 2016-10-01 |
Family
ID=57848657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105209301U TWM529577U (zh) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | 進給參數優化系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM529577U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI607825B (zh) * | 2016-11-29 | 2017-12-11 | 財團法人工業技術研究院 | 自動化加工程式切削力優化系統及方法 |
-
2016
- 2016-06-21 TW TW105209301U patent/TWM529577U/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI607825B (zh) * | 2016-11-29 | 2017-12-11 | 財團法人工業技術研究院 | 自動化加工程式切削力優化系統及方法 |
| US10152046B2 (en) | 2016-11-29 | 2018-12-11 | Industrial Technology Research Institute | Automatic machining force optimizing system and method for NC program |
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