​數控機床（chuáng）高速高精度（dù）機（jī）床加工問（wèn）題分析

高速高精度機床加工中，對機床各個環節的要求都很高，某一個（gè）環節（jiē）即便出（chū）現很小的紕漏（lòu），也可能（néng）導致機床發生振動，從而在加工（gōng）表麵出現各種振紋或（huò）影響加工精度。所以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需（xū）要嚴格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（de）有下圖（tú）中的六大因素。

遇到加工問題時，在使用北（běi）京（jīng）發那科推薦（jiàn）的標準加工參數（shù）基礎（chǔ）上，建（jiàn）議依次從機械、NC程序、加工工（gōng）藝、刀具、CNC和伺服的角（jiǎo）度，調查分析導致加（jiā）工表麵（miàn）缺陷的原因並采取相應措施。

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（shì）時，應（yīng）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水平。

機械方麵主要（yào）從以（yǐ）下幾項內（nèi）容排查：

?  配置（zhì）確認（線軌，螺距，主軸轉速）

?  裝配精度

  （重點指標：Z軸反（fǎn）向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各軸（zhóu）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）

?  外圍振動（dòng）（刀具振動、油冷機、風扇等）

振動排查例：

?排（pái）查主軸振動

- 主（zhǔ）軸動平衡

- 來自外部設備的（de）振動

通過調（diào）整主軸動平衡或控製外部（bù）設備（風扇電機（jī）等）的振動來減（jiǎn）小主軸振動。

? 如何測量振動

- 使用動平衡儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主（zhǔ）軸共振點也可通過觸覺和聽覺明顯（xiǎn）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（dī）時

- 提高機械剛性和速度增益，速度增益能設定的最（zuì）大值取決於（yú）機（jī）械（xiè）剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為（wéi）模具成型的基（jī）礎，對加工（gōng）表麵質量和加工效率作用明顯，因此，檢查程序是否合理，是模具調試中（zhōng）需要重視的內容。

程序（xù）方麵重點（diǎn）關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分（fèn）析

程（chéng）序分析

?  重點CAM參數控製（zhì）

1. 程序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差可提高加（jiā）工表麵質量；

依據CAD模型（xíng）生成的程序指令點，確（què）保每條小線段都不（bú）會超出公差範圍減小公差（chà），刀（dāo）具路徑變得更平滑

（推薦的公（gōng）差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據（jù）公差設定由CAM軟件自動確定。程（chéng）序段長（zhǎng）度直接影響加工效率，預讀程序（xù）段越多，小線（xiàn）段程序的（de）最（zuì）大進給速度提高的可能性越大。因此可以實現高速（sù）加工，但同（tóng）時（shí）需要（yào）使用與進給速度相匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之（zhī）間的水平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗（cū）糙度會變（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（cāo）度理論值)如果行距減小，表麵粗糙度會變好。（步距推（tuī）薦值：P=0.02*刀具直徑）

?  程序分析

使用程序模擬軟件對NC程序進行（háng）合理（lǐ）性分析，是否存在“垃圾（jī）點”。垃圾點會（huì）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。

    懷疑加工程序存在垃（lā）圾（jī）點時（shí），可以使用軟件對加工程序分析，進行模擬仿真加工，驗證實際加工效果（guǒ）。

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

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用於工件（jiàn）表麵的執（zhí）行方式，直接決定加工表麵質量（liàng）和效（xiào）率。因此，檢（jiǎn）查工藝是否合（hé）適，是確保機床加工品質的一（yī）項重要內容。

工藝方麵重點關注的幾項為：

?  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提高轉速以提高表麵光潔度）

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

?  切削（xuē）深度（精加工盡量減小餘量(約50u左右)，提高光（guāng）潔度，同時（shí）保證刀具壽命）

?  冷（lěng）卻（選擇（zé）與加工（gōng）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（sù）、進給速度、刀具齒數來計（jì）算每齒進給量（liàng），而每齒進給量必須設定為合適（shì）數值（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度（dù）會好）

4CHECK—刀具

刀（dāo）具作（zuò）為模具加工的介質，選擇是否合適對模具加（jiā）工質量存在很大（dà）影響。主（zhǔ）要從以下幾方（fāng）麵確認刀具：

?  刀具材質（見下頁）

?  刀柄（bǐng）選擇

（通常15000rmp以上，建議使用（yòng）HSK 真空刀具係（xì）統（tǒng））

?  刀具裝夾（jiá）

（低速加工，采用BT刀柄（bǐng），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（yào）體現在係統功能和高速高精的相關參數，調試（shì）思路為：

?  係統功能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數（shù）調整（由（yóu）標準參（cān）數（shù）導（dǎo）入）

?  前（qián）述步驟無法改（gǎi）善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺（sì）服

伺服方麵，主要是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減少加工誤差。伺服優化主要包含：

?  伺服參數初（chū）始化確認（確（què）認電機初始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡（jìn）可能提高伺服增益）

?  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高（gāo）速高精（jīng）度機床（chuáng）加工問（wèn）題的調試時非常複雜的，其原因（yīn）就在於（yú）可能導致問題的原因非常之（zhī）多（duō），上文敘述的六個因素（sù）是影（yǐng）響加工質量的（de）主要原因，但也並非全部（bù），其他諸如外部（bù）環境等也是需要考慮的因素。

在平常（cháng）的加工調試中，很多人會優先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但（dàn）事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的（de）修改參數以應對不同的加工問題，雖然有些時候（hòu）可以對當前問題有所改善，但長期而言不利於機床製造廠商的產品標準（zhǔn）化和模塊化，也（yě）不利（lì）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（hù）在不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當（dāng）去深入分析造成問題的（de）實際（jì）原因，並通（tōng）過合理（lǐ）有效的方式（shì）解決