​數（shù）控機床高速高精度機床加（jiā）工（gōng）問題分析

高速高精度（dù）機床加工中，對機床（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，也可能導致機床發生振動，從而（ér）在加工表麵出現（xiàn）各種振紋或影響加工精度。所以，在對加工（gōng）品質要求極高的機床加工中，需要嚴格確保所有關鍵環（huán）節都達到要求。

通常（cháng），對於機床加工質量會產生較大影響（xiǎng）的有下（xià）圖中的（de）六大因素。

遇到加工問題時，在使（shǐ）用北京發那科推薦的標準加工參數基礎上，建議依次從（cóng）機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調（diào）查分析導致加工表麵缺陷的原因並采取相（xiàng）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（jī）械設計和裝配精度可大大（dà）降低對電氣側調試的依賴，因（yīn）此，在模（mó）具加工調試時，應首先從機械（xiè）側入手（shǒu），分析機床（chuáng）特性，保（bǎo）證機械部分處在較佳的（de）水平（píng）。

機械（xiè）方麵主要從以下幾項內容排查：

?  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

?  裝配精度

  （重（chóng）點指標：Z軸反向（xiàng）間隙（xì）（線軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度（dù）<10u）

?  主軸振（zhèn）動（dòng）（15000rpm及以上主軸V1振動等級，15000rpm以下（xià）V3等級）

?  外（wài）圍振動（刀具振動、油冷機、風扇等）

振動排查例：

?排查主軸振（zhèn）動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備（bèi）的（de）振動

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

? 如（rú）何（hé）測量振動

- 使用動（dòng）平衡儀器測（cè）量主軸

- 使用（yòng）千分表測量檢棒

通常，主軸共振點也可通過觸覺和聽覺明顯感知！

?伺服軸機械剛性

- 當加（jiā）工點（diǎn）的（de）指令跟（gēn）隨性和（hé）抑製外力幹擾的性能比較低時

- 提高（gāo）機械剛性和速度增益，速度增益能設定的最大值取（qǔ）決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模（mó）具成型的基礎，對加工表麵質量和加工效率作用明顯，因此，檢查（chá）程序是否（fǒu）合理，是模具調試中需要重（chóng）視的內容。

程序方麵重點（diǎn）關（guān）注的幾項為（wéi）：

CAM軟件（jiàn）選擇

重要CAM參數分析

程序分析

?  重點CAM參數控製

1. 程（chéng）序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差可提高加工表麵質（zhì）量；

依據CAD模型（xíng）生成的程序指令點，確保每條（tiáo）小（xiǎo）線段都不會超出公差範圍減小公差，刀具路（lù）徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線（xiàn）段長度--通（tōng）常根據公差設定由CAM軟件自動確定。程序段長度直（zhí）接影響加工效率，預讀（dú）程序段（duàn）越多，小線段程序的最大進給速度提高的（de）可能性（xìng）越大。因此可以實現高速加工，但同時需要使（shǐ）用與進給速（sù）度相匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平（píng）距離，決定了（le）切削後的（de）殘餘（yú）高度(表麵粗糙度（dù）理論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但會延長加工時間。

    步距（jù）決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)如果行距減小，表麵（miàn）粗糙度會變好。（步距推（tuī）薦（jiàn）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）合理性分析，是否存（cún）在“垃圾點（diǎn）”。垃圾點會造（zào）成加工表麵有震紋或凹坑極小（xiǎo）線段導（dǎo）致（zhì）加工（gōng）效率低下。

    懷疑加工程序存（cún）在垃圾點時（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。

    如果（guǒ）程序仿真結果與實際（jì）加工效果一致，就可以判斷程序路徑不合理，需要修（xiū）改走刀路徑（45°à0°）來（lái）解決問題。

3CHECK—工（gōng）藝

工藝作為直接作用於工件表麵（miàn）的執（zhí）行（háng）方式，直接（jiē）決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是（shì）否合適，是（shì）確保機床加工品質的一項重要內容（róng）。

工藝方麵重點（diǎn）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）

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

?  冷卻（選擇與加工（gōng）材料相匹配的切削液，如鋁用（yòng）切削液，鋼用切削油）

? 主軸轉速和進（jìn）給（gěi）速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而每齒進給量必須（xū）設定為合適數值（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具作（zuò）為模具加工的介質，選擇是否合適對（duì）模具加工質量存在很大影響。主要從以下幾（jǐ）方麵確認刀具：

?  刀具材質（見下頁）

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以（yǐ）上，建議使用HSK 真空刀具（jù）係統）

?  刀具裝夾

（低速（sù）加（jiā）工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱（rè）脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側對模具加工（gōng）的影響，主要（yào）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（néng）確（què）認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數（shù）調整（由標準參數導（dǎo）入）

?  前述步驟無法（fǎ）改善（shàn）加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺服方麵，主要是借助Servo Guide進行機床優化（huà），提高伺服係統剛性，減（jiǎn）少（shǎo）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（diàn）機初始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速（sù）度環（盡可能（néng）提高伺服增益）

?  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精度（dù）機床加工問題的調試時非常複雜的，其原因就在於可能導（dǎo）致問題的（de）原因非常之多，上文敘述的六個因素是（shì）影響加（jiā）工質量的主要原因，但也並非全部，其他諸如外部（bù）環境等也是需要考慮的因（yīn）素。

在（zài）平常的加工（gōng）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。但事實上這種方法並不值（zhí）得推薦，頻繁的修改參（cān）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，但長期而言不利於機床製造廠商的產品標準化和模塊化，也不利於成熟穩定的產（chǎn）品生（shēng）產品質管理體係的建立。所以我們通常建議客戶在（zài）不斷優化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（yīn），並通過合理有（yǒu）效的方式（shì）解決