​數控（kòng）機床高速高精度機床加工問題分（fèn）析

高（gāo）速高精度機床加工（gōng）中，對（duì）機床（chuáng）各個環節的要求都很高，某一個環節即便出現很小的紕漏，也可能導致機床（chuáng）發（fā）生振（zhèn）動，從而在加工表麵出現各種振紋或影（yǐng）響加工精（jīng）度。所以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需要嚴格（gé）確保所有關鍵環節都達到要求。

通常，對於機床加工質量會產生較大影響的有下（xià）圖中的六大因素。

遇到加工問題（tí）時（shí），在使用（yòng）北京發（fā）那科推薦的（de）標準加工參（cān）數基（jī）礎上，建議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀（dāo）具、CNC和伺服的角度，調查分析導致加工表麵缺陷的原因（yīn）並采取相應措（cuò）施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的影響毋庸置疑，機械設計和裝配（pèi）精度可大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在（zài）模具加工調試時，應首先從機械側入手，分析機床特性，保證機械部分處在較佳的（de）水平（píng）。

機械方麵主要從以下幾項內容（róng）排查：

?  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速（sù））

?  裝配精度

  （重點指標：Z軸反向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

?  主（zhǔ）軸振動（15000rpm及以上主軸V1振動等級，15000rpm以下V3等級）

?  外（wài）圍振動（刀具振動、油冷機、風扇（shàn）等）

振動排查例：

?排查主（zhǔ）軸振動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動平衡或控製（zhì）外部（bù）設備（風扇電（diàn）機等）的振（zhèn）動來減小主軸（zhóu）振動。

? 如何測量（liàng）振動（dòng）

- 使用動（dòng）平衡儀器測（cè）量主軸（zhóu）

- 使用千分（fèn）表測量檢棒

通常，主軸共（gòng）振點也可通過觸覺和（hé）聽覺明（míng）顯感知！

?伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟隨性和抑製外力幹擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速（sù）度增益，速度增益能設定的最大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模具成型（xíng）的基礎（chǔ），對加工表（biǎo）麵質量和加（jiā）工效率作用明顯，因此，檢查程（chéng）序是否合理，是模具調試中需要重視的內容。

程序方麵重點關注的（de）幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

?  重點CAM參數控製

1. 程序公差--FANUC推（tuī）薦公差為1um，減小公差可提（tí）高加工表麵質量；

依據CAD模型生成的程序指令點，確保（bǎo）每條小線段都不會超出公差範圍（wéi）減小公差，刀具路徑變（biàn）得更平滑（huá）

（推薦（jiàn）的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由CAM軟件自動確定。程序段長度直接影（yǐng）響加工效率，預讀程序段越多，小線段程序的最（zuì）大進給速度提高的（de）可（kě）能（néng）性越大。因此可（kě）以實現高（gāo）速加工，但同時需要使用與進給（gěi）速度相匹配（pèi）的主軸轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定（dìng）了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗糙度（dù）會變（biàn）好，但會延長加工時間。

    步距決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)如（rú）果行距減小，表麵粗糙度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀（dāo）具直徑）

?  程序分析

使用程序模擬軟件對NC程序進行合理性分（fèn）析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有震紋（wén）或凹坑極小線段導致加工（gōng）效率低下。

    懷疑加工程序存在（zài）垃圾點時，可以使用軟件（jiàn）對加（jiā）工程序分析，進（jìn）行模擬仿真加工，驗證實際加（jiā）工效果。

    如果程序仿真結果（guǒ）與實際加工效果一致，就可以（yǐ）判斷程序路徑不合理，需要修改走刀路（lù）徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工（gōng）藝作為直接作用於工件表麵的執行方式，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機床加工（gōng）品質的一項重要內（nèi）容。

工（gōng）藝方麵重點關（guān）注的幾項為：

?  主軸轉速（避開主（zhǔ）軸共振點，盡可能提高轉速以提高表麵（miàn）光潔度）

?  進給速度（dù）（選擇適當的進給速度（F:S≈1:4），保證（zhèng）加工質量的前提下提高效率）

?  切削深度（精加工盡量減小餘量(約50u左右)，提高光潔度，同時保證刀具（jù）壽命）

?  冷卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼用切削（xuē）油）

? 主軸轉速和進給速度

通過（guò）主軸轉速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進（jìn）給量（liàng），而每齒進給量必須設定（dìng）為合（hé）適數值（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的介質（zhì），選擇是否合適對模具加工（gōng）質量存在很（hěn）大影響。主要從以下幾方麵確認刀具：

?  刀（dāo）具材（cái）質（見（jiàn）下頁）

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具（jù）係（xì）統）

?  刀具裝夾

（低速加工（gōng），采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側對模具加工的影響，主要體現（xiàn）在係統功能和高速高精的相關參數，調試思路為：

?  係統功能確（què）認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數調整（由標準參數導入）

?  前述步（bù）驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺服方麵，主（zhǔ）要是（shì）借助（zhù）Servo Guide進（jìn）行機（jī）床優化，提高伺服係統剛性，減少加工誤差。伺服優化（huà）主要包含：

?  伺服參數初始化確認（確認電機初始化（huà）無誤）

?  電（diàn）流環（確認（rèn）HRV3+開啟（qǐ））

?  速度環（盡（jìn）可能提高伺服增益）

?  濾波器（確認伺服無（wú）振動）

7總結

高速高（gāo）精度機床加（jiā）工問題的調試時非常複雜的，其原因就在於可（kě）能導（dǎo）致問（wèn）題的（de）原（yuán）因（yīn）非常之多，上文敘述的六個因素是影響加工質量的（de）主要原因，但也並非全部，其他（tā）諸如外部環境等也是需要（yào）考慮的因（yīn）素。

在平（píng）常的加工調（diào）試中，很多人會優先修（xiū）改參數，認為這是最（zuì）簡單方便的做法。但事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的修改參數以應對不同的加工問題，雖然有些（xiē）時候可以對當前問題有所改善（shàn），但長（zhǎng）期而言不利（lì）於機床製造廠商的（de）產（chǎn）品標準化和模塊化，也不利於成熟穩定的產品生產品質管理體係的建立。所以我們通常建議客戶在不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當（dāng）去深入（rù）分析造成問（wèn）題的實際原因，並（bìng）通過（guò）合理有效的方式解決