ERRE測試功能在解決工件表面質(zhì)量問題中的應用

胡輝

昌河飛機工業(yè)（集團）有限責任公司 江西景德鎮(zhèn) 333002

1 序言

為測試兩軸聯(lián)動插補運動時的動態(tài)響應狀態(tài)，意大利FIDIA數(shù)控系統(tǒng)提供了ERRE測試功能，該功能可以數(shù)字化記錄兩根軸一段往返行程的運動過程，圖形化顯示出理論和實際位移之間偏差的曲線數(shù)據(jù)[1]。通過對測試圖形結果進行分析，可用于伺服優(yōu)化，同時也可作為故障診斷的重要輔助手段[2]。以下就簡單介紹一下FIDIA數(shù)控系統(tǒng)ERRE測試功能的使用方法。

2 FIDIA數(shù)控系統(tǒng)ERRE測試功能介紹

在使用ERRE測試功能時，需要進入ERRE系統(tǒng)界面中進行一些相關參數(shù)設置（見圖1），包括以下9個主要的參數(shù)：ERRE_AXIS1、ERRE_ AXIS2、ERRE_MOVEMENT1、ERRE_MOVEMENT2、ERRE_LMIN、ERRE_LMAX、ERRE_ERRCD、ERRE_FILEREC和ERRE_THRESHOLD。

（1）ERRE_AXIS1 該參數(shù)用于選擇需要做測試的第1軸，如X、Y、Z、A和C等。

（2）ERRE_AXIS2 該參數(shù)用于選擇需要做測試的第2軸，如X、Y、Z、A和C等。

（3）ERRE_MOVEMENT1 該參數(shù)用作定義第1軸測試過程中移動的距離（單位：mm），缺省設定值為2。

（4）ERRE_MOVEMENT2 該參數(shù)用作定義第2軸測試過程中移動的距離（單位：mm），缺省設定值為2。

（5）ERRE_LMIN 該參數(shù)用作定義兩個連續(xù)點的最小距離（單位：mm），缺省設定值為0.01，對應FPDGT LMIN參數(shù)（數(shù)字化記錄最小值）。

（6）ERRE_LMAX 該參數(shù)用作定義兩個連續(xù)點的最大距離（單位：mm），缺省設定值為1，對應FPDGT LMAX參數(shù)（數(shù)字化記錄最大值）。

（7）ERRE_ERRCD 該參數(shù)定義弦波誤差值（單位：mm），用來設定自動記錄點的公差及頻次，缺省設定值為0.002，對應FPDGT ERCD參數(shù)（數(shù)字化記錄弦向誤差）。

（8）ERRE_FILEREC 該參數(shù)如果關閉，每次測試結果就都會保存在臨時文件ERREDFLT.TMP中，當前測試結果會把上一次的測試結果覆蓋，上次的測試結果將會丟失。如果該參數(shù)打開，測試結果就將保存在C:FIDIATEST目錄下的ERRExx.TXT文件中，文件名會按照數(shù)字順序（xx：01、02……）自動進行編號。

（9）ERRE_THRESHOLD 該參數(shù)用于定義最大允許偏差值（單位：mm），缺省設定值為0.1。如果一個點或多個點超出該參數(shù)設定值，則會在測試結束后，在信息欄中顯示出來。

在執(zhí)行ERRE測試前，需要關閉數(shù)控系統(tǒng)中CQA（平移）、FSC（比例因子）及SWCNC等功能（可通過執(zhí)行RESET EXE命令，初始化相關設定）。執(zhí)行ERRE測試時，數(shù)控系統(tǒng)自動打開DGT（數(shù)字化功能）和自動運行功能，同時ERRE系統(tǒng)界面中的參數(shù)界面設定值激活。ERRE測試執(zhí)行結束后，數(shù)控系統(tǒng)界面將會圖形化顯示出理論和實際位移之間偏差的數(shù)據(jù)曲線[3]。

3 ERRE測試功能應用案例

一臺FIDIA K系列五坐標加工中心，在XY平面上，加工一條斜線側壁時工件表面出現(xiàn)表面波紋問題（見圖2），無法滿足工件交付要求。排除加工相關因素后，懷疑設備本身動態(tài)特性存在問題。

圖2 工件表面出現(xiàn)波紋

使用ERRE功能對X、Y軸進行測試，移動進給速度為8000mm/min，主要測試參數(shù)如下。ERRE_AXIS1：X；ERRE_AXIS2：Y；ERRE_MOVEMENT1：100mm；ERRE_MOVEMENT2：100mm。

機床實際上會按照以下程序自動運行。

ERRE測試結果如圖3所示，從圖3中可以看出，加減速階段最大偏差±0.03mm，在往返的中間過程中，跟隨誤差波動頻繁，且偏差較大，最大達到±0.018mm。

圖3 X軸和Y軸ERRE測試結果

由此可見，X軸和Y軸兩軸做直線插補時，兩軸的動態(tài)特性不匹配，造成最終的插補位置不穩(wěn)定。但只是通過此測試結果，無法判斷具體是哪根軸存在問題，造成這個結果的原因可能是某根軸運動控制存在問題，或者兩根軸都存在問題。因此可以使用ERRE測試功能對X軸和Z軸或者Y軸和Z軸進行測試，根據(jù)測試結果進行對比和排除。

繼續(xù)使用ERRE測試功能，對Y軸和Z軸進行測試，使用同樣的測試參數(shù)，測試結果如圖4所示。從圖4中可以看出，加減速階段最大偏差±0.006mm，在往返的中間過程中，跟隨誤差波動及偏差正常，最大偏差±0.003mm。由此可見，Y軸和Z軸兩軸做直線插補運行正常。主要測試參數(shù)如下。ERRE_AXIS1：Y；ERRE_AXIS2：Z；ERRE_MOVEMENT1：100mm；ERRE_MOVEMENT2：100mm。機床實際上會按照以下程序自動運行。

圖4 Y軸和Z軸ERRE測試結果

通過第二次測試結果，可以排除Y軸問題。問題聚焦在X軸，通過對X軸進行深入排查，發(fā)現(xiàn)X軸絲杠由于潤滑不足而導致磨損較為嚴重，絲杠反向間隙較大。X軸采用光柵尺閉環(huán)控制，造成該軸移動時由于負載變化而影響到移動速度波動，進而影響插補運動不穩(wěn)定。更換X軸絲杠后，斜線側壁表面波紋問題消失（見圖5），故障解決。

圖5 更換X軸絲杠后的工件表面

4 結束語

影響工件加工質(zhì)量的因素很多，與操作、編程、工裝夾具、刀具及設備動態(tài)特性等都有關系，遇到此類問題，需要逐一分析和排除。FIDIA數(shù)控系統(tǒng)ERRE測試功能不僅可以用作加工工件質(zhì)量問題診斷，也是伺服優(yōu)化的一個重要工具，可依據(jù)測試結果進行加減速度、速度環(huán)積分時間及S型加減速時間相關參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。掌握該功能的使用方法，不但可以提高設備維護人員的技術水平，還可縮短故障診斷時間。