​數控機床高速高精度機床加（jiā）工問題分析

高速高精度（dù）機床加工中，對機床各個環節的要求（qiú）都（dōu）很高，某一個（gè）環節即便（biàn）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（gè）種（zhǒng）振紋（wén）或影響加工精度。所以（yǐ），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（jiē）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圖中的六大因素。

遇到加工問題時，在使用北（běi）京發那科推薦的標準（zhǔn）加工參數基礎上，建議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查（chá）分（fèn）析導致加工表麵（miàn）缺陷的原因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機（jī）械作為機（jī）床的基礎，對（duì）加工的影響（xiǎng）毋庸置疑，機械設計（jì）和裝配精度可大大降低對電氣側調試的（de）依賴，因此，在模具加（jiā）工調試時，應首先從（cóng）機械側（cè）入手，分析機床（chuáng）特性，保證機械（xiè）部分處在較佳的水平（píng）。

機械方麵主（zhǔ）要從以下幾（jǐ）項內容排查：

?  配置確認（線軌，螺距，主軸（zhóu）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（zhóu）V1振動等級，15000rpm以下V3等級）

?  外圍振動（刀（dāo）具振動、油冷機、風扇等）

振（zhèn）動排查（chá）例：

?排查主軸振動

- 主軸動平（píng）衡

- 來自外（wài）部設備的振動（dòng）

通（tōng）過調整主軸動平衡或控製（zhì）外部設備（風扇電機等）的振動（dòng）來減小主軸振動。

? 如何測量振動

- 使（shǐ）用動平衡儀器測量主軸

- 使（shǐ）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（xiǎn）感知（zhī）！

?伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟隨性和抑製外力幹擾（rǎo）的性能比較低時

- 提（tí）高機械剛性和速度增益，速度增益（yì）能設定的最大值（zhí）取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模（mó）具成型的基礎，對加工表麵質量（liàng）和（hé）加（jiā）工效率（lǜ）作用明顯，因（yīn）此，檢查程序是否合理，是模具調試中需要重視（shì）的內容。

程序方麵重點關注的（de）幾項為：

CAM軟件選擇（zé）

重要CAM參數分析

程序分析

?  重點CAM參數控製

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

依據CAD模型生（shēng）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（xiǎo）公差，刀具路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據（jù）公差設定由CAM軟件自動確定。程序段長度直接影響加（jiā）工效率，預讀程（chéng）序段越多，小線段程序的最大進給速度（dù）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匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩（liǎng）個切削路徑之間的水平距離，決定了切（qiē）削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但會延長加工時間。

    步（bù）距決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度（dù）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）

?  程序分析

使用程序模擬軟件對NC程序（xù）進行合理性分（fèn）析，是否存（cún）在“垃圾點”。垃圾點會（huì）造成加工表麵有（yǒu）震紋或凹坑（kēng）極小線段導致（zhì）加工效率低（dī）下。

    懷疑加工程序存在垃圾點時，可以使用軟件對加工程序（xù）分析，進行模（mó）擬仿真加工，驗證實（shí）際加工效果。

    如果程序仿真結（jié）果與（yǔ）實際（jì）加工效果一致，就可以判（pàn）斷程序路徑不合理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為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，是確保機床加工品質的一項重（chóng）要內容。

工藝方麵重點關（guān）注的幾項為：

?  主（zhǔ）軸轉速（避（bì）開主軸（zhóu）共（gòng）振點（diǎn），盡可能提高轉速以提高表麵光（guāng）潔度）

?  進給速度（選擇適當的進給速度（F:S≈1:4），保（bǎo）證（zhèng）加工質量的前提下提高效率）

?  切（qiē）削深度（精加工盡量（liàng）減小餘（yú）量(約50u左右)，提高光潔度，同時保證刀具壽命（mìng））

?  冷卻（選擇與加工材料相（xiàng）匹配的切削液（yè），如鋁用切削（xuē）液，鋼用切削（xuē）油）

? 主軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具（jù）齒（chǐ）數來計算每（měi）齒進給量（liàng），而每齒進（jìn）給量必須設定為合適數值（如果每齒進給（gěi）量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的（de）介質，選擇是否合適對模具（jù）加工（gōng）質量存在很大影響。主要從以下幾方麵確認刀具：

?  刀具材質（見下頁）

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使（shǐ）用（yòng）HSK 真空刀具係統）

?  刀具裝夾

（低速加工，采用BT刀（dāo）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側對模具加工的影響，主（zhǔ）要體現在係統功能和高速（sù）高精（jīng）的相關參數，調試思路（lù）為：

?  係統功能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數調整（由標準參數導入）

?  前述步驟無法（fǎ）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（jìn）行機床優化，提高伺服係統剛性，減少加工誤差。伺（sì）服優化主（zhǔ）要包（bāo）含：

?  伺服參數初始化確認（rèn）（確認電機初始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡可能提高伺服增益）

?  濾（lǜ）波器（確認伺服無振動）

7總結（jié）

高速高精度機床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（fēi）常之多，上文敘（xù）述（shù）的六個因素是影響加工質量（liàng）的主要原因，但也並（bìng）非全部，其他諸如外部環境等也是需要考慮的因（yīn）素。

在平（píng）常的加工調試中，很多人會優（yōu）先修改參數，認為這是（shì）最（zuì）簡單方便的做法（fǎ）。但事實上這（zhè）種方法並不值得推薦（jiàn），頻繁的修改參數以應對不同的（de）加工問題，雖然有些時候可以對當（dāng）前問（wèn）題有所改善，但長期而言不利於機床製造廠商（shāng）的產品標準化（huà）和模塊化，也不利於成熟穩定的產品生產品質管理體係的建立。所以我們（men）通（tōng）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（yīng）當去深入分析造成（chéng）問題的實際原因，並通（tōng）過合理有（yǒu）效的方式解決