數控機床高速高精度（dù）機床加工（gōng）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很高，某一個環節即便出（chū）現很小（xiǎo）的紕漏，也可能導致機床發生振動，從（cóng）而在加工表麵出現各種（zhǒng）振紋或影響加工精（jīng）度。所以，在對加工品質要（yào）求極高的機床加工中，需要嚴格確保所有關（guān）鍵（jiàn）環節都達到要求。

通常（cháng），對於機（jī）床加工質量會產生較大影響的有下圖中的六大因素（sù）。

遇到加工問題時，在使用北京發那（nà）科推薦的標準加工參數基礎上，建議依次從機械、NC程序、加（jiā）工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分析導（dǎo）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，對加工的影響毋庸置疑，機械設計和裝配精度可大（dà）大降低對電氣側調試（shì）的依賴（lài），因此，在模具加工調試時，應首先從機械側入手，分析機床特性，保證機械（xiè）部分處在較（jiào）佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項（xiàng）內容（róng）排查：

Ø  配置確認（線軌，螺距，主軸轉（zhuǎn）速）

Ø  裝配精度

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

Ø  主（zhǔ）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（yóu）冷機、風扇等）

振動排查例：

•排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來（lái）自外部設備的振動

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

• 如何測量振動（dòng）

- 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（diǎn）也可通過觸覺和聽覺明顯感知！

•伺服（fú）軸機械剛性（xìng）

- 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（tí）高機械剛性和速度增益，速度增益能設定的最大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程（chéng）序

NC程序作為模具成型的（de）基礎，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，是模具調試中需要重（chóng）視的內容。

程序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分（fèn）析

程序分析

Ø  重點CAM參數控製

1. 程序公差--FANUC推薦公差為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，確保每條小線段都不會超出公差範圍減小公差，刀具路徑變（biàn）得更平滑

（推薦的公（gōng）差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公（gōng）差設定由CAM軟件自動確定（dìng）。程序（xù）段長度直（zhí）接影響加（jiā）工效率，預讀程（chéng）序段越多，小線段程序的最大進（jìn）給（gěi）速度提高的可能性越大。因此可以實現高（gāo）速加工，但同時需要使用與進給（gěi）速度相匹配的主軸轉速。

3. 步距（jù）--兩個切削路徑之間（jiān）的（de）水平（píng）距離（lí），決定（dìng）了切削後的殘餘（yú）高度(表（biǎo）麵粗糙度理論值)，步距減小（xiǎo），表麵粗糙度會變好，但會（huì）延長加工時（shí）間。

    步距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，表麵粗糙度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序分析

使用程序模（mó）擬軟件（jiàn）對NC程序（xù）進（jìn）行合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會（huì）造（zào）成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致（zhì）加工效率低下。

    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（yàn）證實（shí）際加工效果。

    如果程序仿真結果與實際加工效果一致，就（jiù）可以判斷程序路徑不合理，需要修改走（zǒu）刀（dāo）路（lù）徑（45°à0°）來解（jiě）決（jué）問題。

3CHECK—工藝

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

工藝方麵（miàn）重點關（guān）注的幾項為：

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

Ø  切削深度（精加工盡量減小餘量(約50u左右)，提高（gāo）光潔度，同時（shí）保證刀具壽命）

Ø  冷卻（選擇與加工材料相（xiàng）匹配（pèi）的切削液，如鋁用切削液，鋼用切（qiē）削油）

• 主（zhǔ）軸轉速和進給速（sù）度

通過主軸轉速、進給速度、刀具（jù）齒數來計算每（měi）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

刀具作為模具加工的介質，選擇是否合適（shì）對模具加工質量存在很大影（yǐng）響。主要從以下幾方麵（miàn）確認（rèn）刀具：

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

Ø  刀具裝夾

（低速加工，采用BT刀柄（bǐng），液壓夾頭；高（gāo）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，主要體現在係統功能和高速高精的相關（guān）參數，調試思路為：

Ø  係（xì）統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準（zhǔn）參數導入）

Ø  前述步驟無法改善加工質量則需（xū）進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺服方麵，主要（yào）是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減（jiǎn）少（shǎo）加工誤差。伺服優化主要（yào）包含：

Ø  伺服（fú）參數初始化確認（確認（rèn）電機初始化（huà）無誤）

Ø  電流（liú）環（確認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波（bō）器（確認伺服（fú）無振動）

7總（zǒng）結

高速高精度機床加工問題的（de）調試時非常複雜的（de），其（qí）原因就在於（yú）可能導致問題的原因非常之多，上（shàng）文敘述的六個因素是影（yǐng）響加工質量的主要（yào）原因，但也並非全部，其他諸（zhū）如外部環境等也是需要（yào）考慮的因素。

在平常的加（jiā）工調試中，很多人會（huì）優先修改參數，認為這（zhè）是最簡單方便的做（zuò）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（wèn）題，雖然有些時候（hòu）可（kě）以對當前問題有所（suǒ）改善，但長期（qī）而言不利於機床製造廠商的產品（pǐn）標準化（huà）和模塊化，也不利於成熟穩定的產（chǎn）品生產品（pǐn）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（yù）到問題更應當去深入分析造成問題的實際原因（yīn），並通過合理有效的方式（shì）解決