數控機床高速高精度機（jī）床加工問題分析

高速高精度機床加工中，對機床各個環節的要求都很（hěn）高，某一（yī）個環節即便出（chū）現（xiàn）很小的紕漏，也可能導（dǎo）致機床發生振動，從而在（zài）加工表麵出現各種振紋或影響加工精度。所以，在對加工品質要求極高（gāo）的機床加工中，需要嚴格確保所有關鍵（jiàn）環節都達到（dào）要求。

通常，對於機床（chuáng）加工質量會產生較（jiào）大影響的有下圖中的六大因素。

遇到（dào）加工問題時（shí），在使用北京發那科推薦的標準加（jiā）工參數基礎上，建議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服（fú）的角度，調查分（fèn）析導致（zhì）加工表麵缺陷的原因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為（wéi）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賴，因此（cǐ），在模具加（jiā）工調試時，應首先從機（jī）械側入手，分析機床特（tè）性，保證機械部分處在較佳的水平。

機械方（fāng）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

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

振動排查（chá）例：

•排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來自（zì）外（wài）部設備的振動

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

• 如何測量（liàng）振動

- 使用動平衡儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢棒（bàng）

通常，主（zhǔ）軸（zhóu）共振點也可通過觸覺和（hé）聽覺明（míng）顯感知！

•伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令（lìng）跟隨性和抑製外力幹擾的性（xìng）能比較（jiào）低時

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

2CHECK—NC程序（xù）

NC程序（xù）作為模具成型（xíng）的基礎，對加工表麵質量和加工效率作用（yòng）明顯，因此，檢查（chá）程序是否合理，是模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參數分析

程序分析

Ø  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，刀具路徑變得更平滑

（推（tuī）薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--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，預讀程序段越多，小線段程（chéng）序的最大（dà）進給速度提高的可能性越大。因此可以實（shí）現高速加工，但（dàn）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（gè）切削路徑之間（jiān）的水平距離（lí），決定了切削後（hòu）的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗糙度會（huì）變好，但會延長加工時間。

    步距決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理（lǐ）論值)如（rú）果行距減（jiǎn）小，表麵粗糙度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直（zhí）徑）

Ø  程（chéng）序分析

使用程序模擬軟件對NC程序進行合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有震紋或凹坑極小線段（duàn）導致加工（gōng）效（xiào）率低下（xià）。

    懷疑加工程序存（cún）在垃圾點時（shí），可以使（shǐ）用軟件對（duì）加工程序分析，進行模（mó）擬仿（fǎng）真加工，驗證實際加工（gōng）效果。

    如果程序仿真結果與實際加工效果一致，就可以判斷程序路徑不合理，需要（yào）修改走（zǒu）刀路徑（45°à0°）來（lái）解決問（wèn）題。

3CHECK—工（gōng）藝

工藝（yì）作為直接作用於工（gōng）件表麵的（de）執行方式（shì），直接決定加工（gōng）表麵質量和效（xiào）率（lǜ）。因此，檢查工藝（yì）是否合適，是（shì）確保機床加工（gōng）品質的一項重要（yào）內容（róng）。

工藝（yì）方麵重點關注的幾項為：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提高轉速以提高表麵（miàn）光潔度）

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

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

Ø  冷（lěng）卻（選擇與加（jiā）工材（cái）料相匹配的切削液，如（rú）鋁用切削液，鋼用切削油）

• 主軸轉速和進給速（sù）度

通過主軸轉速（sù）、進給速度、刀具（jù）齒數來計算每齒（chǐ）進給量，而每齒進給量必須設（shè）定（dìng）為合適數值（如果每（měi）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（shì）否合適對模具加工（gōng）質量存在很大影響。主要從以下幾方麵確認（rèn）刀具：

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀（dāo）柄選擇

（通常（cháng）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，液壓夾頭（tóu）；高速加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱脹（zhàng）刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側（cè）對模具加工的影響，主要體現在係統功（gōng）能和高（gāo）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（gāo）精參數調整（由標準參數（shù）導入）

Ø  前述步驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺服方麵，主（zhǔ）要是借助Servo Guide進行機床（chuáng）優化，提高伺（sì）服（fú）係統剛性，減少加（jiā）工誤差。伺服優化主要（yào）包含：

Ø  伺服參數初始化確（què）認（確認電（diàn）機初始化無誤）

Ø  電（diàn）流環（確認HRV3+開啟）

Ø  速（sù）度環（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波（bō）器（qì）（確認伺服無振動（dòng））

7總結

高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題的原因非常之多（duō），上文敘述的六個因素是影響加工質量的主要原因，但也並（bìng）非全部，其他諸如外部環境（jìng）等也是需要（yào）考慮的因素（sù）。

在平常的加工調試中，很多人會優（yōu）先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但事實上這種方（fāng）法並不（bú）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（shí）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（mó）塊化（huà），也（yě）不利於成（chéng）熟（shú）穩定的產品（pǐn）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（de）同時，遇到問題更應當去深入分析造成問題的（de）實際原因，並通過合理（lǐ）有效的方式解決