​數控機床高速高精度機床（chuáng）加工（gōng）問題分析

高速高精度機床（chuáng）加工中，對機床各個環節（jiē）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，從而在加工表麵出現各種振紋或影響（xiǎng）加工精度。所以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需要嚴格確保所有關鍵環節都達到要求。

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

遇到加工問題時（shí），在使用北京發那科推薦（jiàn）的標準加工參（cān）數基礎上，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（xī）導致加工表麵缺陷的原因並采取相（xiàng）應措施。

1CHECK--機械

機械作為（wéi）機（jī）床的基礎，對加工的（de）影響毋庸置疑，機械設計和裝配精度可（kě）大大降低對電氣側調試的依（yī）賴，因此，在模具加工調試時（shí），應首先從（cóng）機械側入手，分析機床特性，保證機械（xiè）部分處在較佳的水平。

機械方麵主要（yào）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

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

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

?  外圍振動（刀具振動、油（yóu）冷機、風扇等）

振動排（pái）查（chá）例：

?排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來自（zì）外部（bù）設備的振動

通過調整主軸動平衡（héng）或控製外（wài）部設備（風扇電機等）的振（zhèn）動來（lái）減小主軸振動。

? 如（rú）何（hé）測量（liàng）振動

- 使用動平衡（héng）儀器測量主軸

- 使用千分表（biǎo）測量檢棒（bàng）

通常，主軸（zhóu）共振點也可通（tōng）過觸覺和聽覺明顯感知！

?伺服軸機（jī）械剛性

- 當加工點的指令（lìng）跟隨性和（hé）抑製外力幹擾的（de）性能比較低時

- 提高機械剛性和速（sù）度增益，速度增益能設定的最大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為（wéi）模具成型的基礎，對加工表麵質量和加工（gōng）效（xiào）率作用（yòng）明（míng）顯，因此，檢查程序是否合理，是模具調試（shì）中需要（yào）重視的內容。

程序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟（ruǎn）件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

?  重點（diǎn）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量；

依據CAD模（mó）型生成的程序指（zhǐ）令點，確保（bǎo）每條小線段都不會超出公差範圍減（jiǎn）小公差，刀具路徑變得更（gèng）平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段（duàn）長度--通常根據公差設定由CAM軟件自動確定。程（chéng）序（xù）段長度直接影響加（jiā）工效率，預讀程序段越多，小線（xiàn）段程序的最大進給速度提高的可能性越大。因此可以實（shí）現高速加（jiā）工，但同時需（xū）要（yào）使用與進給速度相匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩個（gè）切削路徑之間的水平距（jù）離（lí），決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表（biǎo）麵粗糙（cāo）度（dù）會變好，但會（huì）延長加工時間。

    步距決定了（le）切削後的殘餘高度(表（biǎo）麵粗糙度理論值（zhí）)如果行距減小，表麵粗（cū）糙度會變（biàn）好。（步距推薦值：P=0.02*刀具（jù）直徑）

?  程序分析

使用程序（xù）模擬軟（ruǎn）件對NC程序進行（háng）合理性分析，是否存在（zài）“垃圾點”。垃圾（jī）點會造成加（jiā）工表麵有震紋或凹坑極小線段導致加工效率低下。

    懷（huái）疑加工程序（xù）存在垃圾點時，可以使用軟件對加工程序分析，進（jìn）行模擬仿真加工，驗證實（shí）際加工效果（guǒ）。

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

3CHECK—工藝

工藝作為（wéi）直接作用於工件表麵的執行方式，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機床加工（gōng）品質的一項重要內（nèi）容。

工藝方（fāng）麵重點關注的（de）幾項為：

?  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提（tí）高轉速以提（tí）高表麵（miàn）光潔（jié）度）

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

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

?  冷卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼（gāng）用（yòng）切削油）

? 主軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進給速度、刀（dāo）具齒數來計算（suàn）每齒進給量，而每（měi）齒進給量必須設定為合適數（shù）值（如（rú）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（jiè）質，選（xuǎn）擇是否合適對模（mó）具加工質量存在很大影響。主要從以下幾方麵確認刀具（jù）：

?  刀（dāo）具材質（見下頁）

?  刀柄選擇

（通常（cháng）15000rmp以（yǐ）上，建議使用（yòng）HSK 真空（kōng）刀具（jù）係統）

?  刀具裝夾

（低速加工，采用BT刀柄，液壓（yā）夾頭；高速加工，選擇（zé）HSK刀柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側（cè）對模具加（jiā）工的影響，主要體現在係統功能和高速高精的相關（guān）參（cān）數（shù），調試（shì）思路為：

?  係統功能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數調整（由（yóu）標準參（cān）數導入）

?  前述步驟無法（fǎ）改善加工質量則（zé）需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺（sì）服方麵，主要是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性（xìng），減少（shǎo）加工（gōng）誤差。伺服優（yōu）化主要包（bāo）含（hán）：

?  伺服參數初始化確認（確認（rèn）電機初始化無誤）

?  電流（liú）環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（huán）（盡可能提高伺（sì）服增益（yì））

?  濾波器（確（què）認伺服（fú）無振動）

7總（zǒng）結

高速高精度機床（chuáng）加工問題的調試時非常複雜（zá）的，其原因就在於可能導致問題的原因非常之多，上文敘述的六個因素是影響加（jiā）工質量（liàng）的主要原因，但也並非（fēi）全部，其他（tā）諸如外（wài）部（bù）環境等也（yě）是需要考慮的因（yīn）素（sù）。

在平常的加工調試中（zhōng），很多人會優先修改參數，認為這是最簡（jiǎn）單方便的做法。但事（shì）實上這種方法並不值得（dé）推薦（jiàn），頻繁的修改參數以應對不同的加工（gōng）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（de）產品標準化和模塊化，也不利於成（chéng）熟穩定（dìng）的產品生產品質管理體係的建立。所以我們通（tōng）常建議客戶在（zài）不斷優化完（wán）善（shàn）產品自身參數的同時，遇到問題更（gèng）應（yīng）當去深入分析（xī）造成問題的實（shí）際原因，並通過合理有效的方式解決