數控機床高速高精度機床（chuáng）加工問題分析

高速高精度機床加工中，對機床各個環節的要求都（dōu）很高，某一個環節即便出現很小的（de）紕漏，也可能導致機床發生振動，從而在加工表麵出現各種振紋或影響（xiǎng）加工精度。所以，在對（duì）加工品質要求極高的機床加（jiā）工中，需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（liàng）會產生（shēng）較大影響的有下圖中的六大因素。

遇到加工問題時，在使用（yòng）北京發那科推薦的標準加工參數基（jī）礎上，建議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分析導致加工表麵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（gōng）的影響（xiǎng）毋庸置疑，機（jī）械設計和裝配精度可大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在模具加工（gōng）調（diào）試時，應首先從機械側入（rù）手，分析機床特性，保（bǎo）證機械（xiè）部分處在較佳（jiā）的水平。

機械方麵主要從以下幾項內容排（pái）查：

Ø  配置確認（線軌（guǐ），螺距，主軸轉速）

Ø  裝配（pèi）精度

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

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

Ø  外圍振動（刀具振（zhèn）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（風扇電機等）的振動來減小主軸振動。

• 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，主軸共振點也（yě）可通過觸覺和（hé）聽覺明顯感知！

•伺（sì）服軸機械剛性

- 當（dāng）加工點的指令跟隨性和抑製外力（lì）幹擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速度增益，速度增益（yì）能設定（dìng）的最大值取決於機（jī）械剛性

2CHECK—NC程序

NC程（chéng）序作為（wéi）模具成型的基礎，對加工表（biǎo）麵（miàn）質量和加（jiā）工效率作用明（míng）顯，因此，檢查程（chéng）序是否合理，是（shì）模（mó）具調試中需要重視的內容。

程序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數（shù）分析

程（chéng）序分析（xī）

Ø  重（chóng）點CAM參數控製

1. 程序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差（chà）可提高（gāo）加工表麵質量；

依據CAD模（mó）型生成的程序指令（lìng）點，確保每條小（xiǎo）線段都不會超出公差範（fàn）圍減小公差，刀（dāo）具路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 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（duàn）長度直接影響加工效率，預讀程序段越多，小線段程序的最（zuì）大進給速度提高的（de）可能性越大。因此可以實現高速加工，但同時需要使用與進給速度相（xiàng）匹配的主軸轉速（sù）。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水（shuǐ）平距離，決定（dìng）了（le）切削後的殘餘高度(表（biǎo）麵粗糙（cāo）度（dù）理論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但（dàn）會延長加工時間。

    步距決定（dìng）了切削後的殘餘高度(表麵（miàn）粗糙度（dù）理論值)如果行距減（jiǎn）小，表麵粗糙度會（huì）變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序（xù）分析

使（shǐ）用程（chéng）序模擬軟件對NC程序（xù）進行合理性分析，是（shì）否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致加工效率低下（xià）。

    懷疑加工程序存在垃圾點時，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（jiā）工效果。

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

3CHECK—工藝

工藝（yì）作為直接作用於工件表麵的執行方式，直接決定（dìng）加工表麵質量和效率。因此，檢（jiǎn）查（chá）工藝是否（fǒu）合適，是確保機（jī）床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重點（diǎn）關注的（de）幾項為：

Ø  主軸轉速（sù）（避開主軸共振點，盡可能（néng）提高轉速以提高表麵光潔度（dù））

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

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

Ø  冷卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼用切削油）

• 主軸轉速和進給速度

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

4CHECK—刀具

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

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建（jiàn）議使用HSK 真空刀具（jù）係統）

Ø  刀具（jù）裝夾

（低速加工，采用（yòng）BT刀柄，液壓夾頭（tóu）；高速加工，選擇HSK刀（dāo）柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

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

Ø  係統功能確認（rèn）（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準參數導（dǎo）入）

Ø  前述步驟無（wú）法改善加工質量則需進行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（gāng）性，減少加工誤差。伺服優化（huà）主（zhǔ）要包含：

Ø  伺服參數初始化確認（rèn）（確認電機初始化無誤）

Ø  電流（liú）環（確認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡（jìn）可能提（tí）高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動（dòng））

7總結

高（gāo）速高精度機床加工問題的調試時非常複雜的，其原因就在於可能導致問（wèn）題的原因非常（cháng）之多，上文敘述的六個因（yīn）素是（shì）影響加工質量的主要原因，但（dàn）也並非全部，其他諸如外部環境等也是需要考慮的因素。

在平常的加（jiā）工調試中，很多（duō）人會優先修改參數，認為這是最簡單方便的（de）做法（fǎ）。但事實上這種方法（fǎ）並不值（zhí）得推薦，頻繁的修改參數以應對（duì）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，但長期而言不利於（yú）機床製造廠商的產品標（biāo）準化和模塊化，也不利於成熟穩定的產（chǎn）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（gèng）應當去（qù）深入分析造成問題的實際原因，並通過合（hé）理有效的方（fāng）式解決