數控機床高速（sù）高精度機床加工問題分析

高速高精度機床加工中，對機床各個環（huán）節的要求都（dōu）很高，某一個環節即便出現很小的紕漏，也可能導致機床發生振動，從而在加（jiā）工表麵出（chū）現各種振紋或影響加工精度。所以，在對加工品質要求極高的機床（chuáng）加工中，需要嚴格確保所有關鍵環節都達到（dào）要求。

通常，對於機床加工質量會產生較（jiào）大（dà）影響的有下圖（tú）中的六大（dà）因素。

遇（yù）到加工問題時，在使用北京發那科（kē）推薦（jiàn）的標準加工（gōng）參數基（jī）礎上，建議（yì）依次從機械（xiè）、NC程序、加工工藝、刀（dāo）具、CNC和伺服的角度，調查分（fèn）析導致加工表（biǎo）麵缺陷的原因並采取相（xiàng）應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的影（yǐng）響毋庸置疑（yí），機械設計和裝配精度可大大降低對電氣側調試的依（yī）賴，因此，在模具加工調試時，應（yīng）首（shǒu）先從（cóng）機械側入手，分（fèn）析機床（chuáng）特性，保證機械部分處在較佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項內容排查：

Ø  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

Ø  裝配精度（dù）

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

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

Ø  外圍振動（刀具振動、油冷機、風扇等）

振動（dòng）排查例：

•排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來（lái）自外部（bù）設備的振動

通過調整主軸動平衡或控製外部設備（風扇電機等）的振動來減（jiǎn）小主軸振動。

• 如（rú）何測量振動

- 使用動平衡儀器測量主軸

- 使用（yòng）千分（fèn）表測量檢棒

通常，主軸共（gòng）振點也可通過觸覺（jiào）和聽覺明顯感知！

•伺服軸機械剛（gāng）性

- 當加工點的指令跟隨性和抑製外（wài）力幹擾的性能比較低時

- 提高（gāo）機械（xiè）剛性和速（sù）度增（zēng）益，速度增益能設定的最大值取決於機械剛性（xìng）

2CHECK—NC程序

NC程序（xù）作為模具成型的（de）基礎，對加工表麵（miàn）質量和加工效率作（zuò）用明顯，因此，檢查程序是否合理，是（shì）模具調（diào）試中需要重視的（de）內容。

程序方麵（miàn）重（chóng）點關注的幾項為：

CAM軟件選（xuǎn）擇

重要CAM參數分析

程序分析

Ø  重點CAM參數控製

1. 程序（xù）公（gōng）差--FANUC推薦（jiàn）公差為（wéi）1um，減（jiǎn）小公（gōng）差可提高（gāo）加工表（biǎo）麵質量；

依據CAD模型生成（chéng）的程序指令點（diǎn），確保每條小線段都不會超出公差範（fàn）圍減小公差，刀具路徑變得更平滑

（推薦（jiàn）的公差 = 1μm）

 2. 線段長（zhǎng）度--通常根據公差設定由CAM軟件自（zì）動確定。程序段長度直接影響加工效率，預讀程（chéng）序段越多，小線段程序的最大進給速度（dù）提高的可能性越（yuè）大。因此可以實現高速加工，但同時需要使（shǐ）用與進給速度相（xiàng）匹配的主軸（zhóu）轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定了切（qiē）削後的殘（cán）餘高度(表麵粗糙度（dù）理論值)，步距減小（xiǎo），表麵粗糙（cāo）度會變好（hǎo），但會延（yán）長加工時間（jiān）。

    步距決定了切削後的殘（cán）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*刀具直（zhí）徑）

Ø  程序分析

使用程序模擬（nǐ）軟件對NC程序進行合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃圾（jī）點會造成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導（dǎo）致加工效率低下。

    懷疑加（jiā）工程序存在垃（lā）圾點（diǎn）時，可以（yǐ）使用軟件對加工程序分析（xī），進行模擬仿真加工，驗證實際加工效（xiào）果。

    如（rú）果程序（xù）仿真（zhēn）結果與實際加工效果一致，就可以判斷程序路徑（jìng）不合理，需要（yào）修（xiū）改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接（jiē）作用於工件表麵的執行方式，直接決定加工表（biǎo）麵質量和效（xiào）率。因此，檢查工藝是（shì）否合適，是確保機床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重點（diǎn）關注的幾項為：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提高轉速（sù）以提高表麵光潔度）

Ø  進（jìn）給速度（選擇適當的進給（gěi）速度（F:S≈1:4），保證加工質量的前提下提高效率）

Ø  切削深度（精加工盡量減小（xiǎo）餘（yú）量(約50u左右)，提（tí）高光潔度，同時保證刀具壽命（mìng））

Ø  冷卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如鋁用（yòng）切（qiē）削液，鋼用切削油（yóu））

• 主軸轉速和進給速（sù）度

通過主軸轉速、進給（gěi）速度（dù）、刀具（jù）齒數來計算每齒（chǐ）進給量，而每齒進給量必須設定為合適數值（如（rú）果每齒進給量減（jiǎn）小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具（jù）作（zuò）為模具加工的介質，選擇是否（fǒu）合適對模具加工質量（liàng）存在很大影響。主要從以下幾方麵確認刀具：

Ø  刀（dāo）具材質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空（kōng）刀具係統）

Ø  刀具（jù）裝夾

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

5CHECK—CNC

CNC側對模具加工的（de）影（yǐng）響，主（zhǔ）要體現在係統功能和高速高（gāo）精的相關參數（shù），調試思路為：

Ø  係統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高（gāo）速高精參數調整（由標準參數導入）

Ø  前述步（bù）驟（zhòu）無法改善加工質量（liàng）則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺（sì）服

伺服方麵，主要是（shì）借（jiè）助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減少加工（gōng）誤差。伺服優化主要包（bāo）含：

Ø  伺服參（cān）數初始化確認（確認電（diàn）機初（chū）始（shǐ）化無誤）

Ø  電流環（確認HRV3+開啟（qǐ））

Ø  速度環（huán）（盡可能提高（gāo）伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速（sù）高精度機床加工問題的調試（shì）時非常複（fù）雜的，其原因就在於可能（néng）導致問（wèn）題的原因非常之多（duō），上文敘述的六個因素是影響（xiǎng）加工質量（liàng）的主要原因，但也並非全部，其他諸如外部環境（jìng）等也是（shì）需要考慮的因素。

在平常的加工調試中，很多人（rén）會優先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但（dàn）事實（shí）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，雖然有些時候可以對當前問題有所改善，但長期（qī）而（ér）言不利於機床製造廠商（shāng）的產品標準化和模塊化，也不利於成（chéng）熟（shú）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（huà）完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當去深入分析造成問題的實際原因，並通過（guò）合理有效的方式解決（jué）