數控機床高速高精度機床（chuáng）加工問題（tí）分析

高速高精度機床加工中，對機床各個環節的要求（qiú）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（shēng）振動，從而在加工表麵出現各種（zhǒng）振紋或影響加工精度。所以，在對（duì）加工品質要求（qiú）極高的機床加工中，需要嚴格確保所有關（guān）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圖中的六大因素。

遇到加工問題時，在使用北京發那科推薦的標準加工參數（shù）基礎上，建（jiàn）議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和（hé）伺服的角度，調查分析導致加工表（biǎo）麵缺陷的原因（yīn）並采取相應措施。

1CHECK--機械（xiè）

機械作為機床的（de）基礎，對加工的影響毋庸（yōng）置疑（yí），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，在模具加工（gōng）調試時，應首先從機械側入手（shǒu），分（fèn）析機床特性，保證機械部分處在較（jiào）佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項（xiàng）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軸反向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各（gè）軸重（chóng）複定（dìng）位精度<10u）

Ø  主軸振（zhèn）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（lái）自外部設（shè）備的振動

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

• 如何測量振動

- 使用（yòng）動平衡儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主軸共振點也可（kě）通過觸覺和聽覺明顯感知（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的性能（néng）比較低時

- 提高機械剛（gāng）性和速度增（zēng）益，速（sù）度增益能設定的最大值（zhí）取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模具成型的基礎，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（jù）調試（shì）中需要重視的（de）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（chéng）序分析

Ø  重點CAM參數（shù）控製（zhì）

1. 程序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差（chà）可（kě）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（jiǎn）小公差（chà），刀具路徑變得更平滑

（推薦的（de）公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由CAM軟件自動確（què）定。程（chéng）序段長度直接影響加工效率，預讀程序段越多（duō），小線段程序的最大進給速度提高（gāo）的可能（néng）性（xìng）越大。因此可以實現（xiàn）高速加工，但同時需要使用與進給速度相匹配的主軸轉（zhuǎn）速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平距離，決（jué）定了切削後的殘餘高度(表麵（miàn）粗糙度理論值)，步距（jù）減小，表麵粗糙度會變好（hǎo），但會延長加工時（shí）間。

    步（bù）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（xī）

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（huì）造成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致加工（gōng）效率低下。

    懷疑加工程序存在垃圾點時，可以使用軟件對（duì）加工程（chéng）序分析，進行模擬仿真加工，驗證實際加工效果。

    如果（guǒ）程序仿真（zhēn）結果與實際加（jiā）工效果一致，就可以判斷程序路徑不合理，需要修改走（zǒu）刀路徑（jìng）（45°à0°）來解（jiě）決（jué）問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用於工（gōng）件表麵的執行方式，直接決定加工表麵質量和效（xiào）率。因此，檢查工藝是否（fǒu）合適，是（shì）確保機（jī）床（chuáng）加工（gōng）品質（zhì）的一項重要內（nèi）容。

工藝方麵重點關注（zhù）的幾項為：

Ø  主軸（zhóu）轉速（避開主（zhǔ）軸共振點，盡可能提高轉速以提高表麵（miàn）光潔（jié）度）

Ø  進給速度（dù）（選擇適當的進給速度（F:S≈1:4），保證加工質量的前提（tí）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（dù），同（tóng）時保證刀具（jù）壽命）

Ø  冷卻（選擇與加工材（cái）料相匹配的切削液，如鋁用切（qiē）削液，鋼用切削油）

• 主軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進（jìn）給速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而每齒（chǐ）進給量必須設定為合適數（shù）值（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度會（huì）好）

4CHECK—刀具

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

Ø  刀具材質（zhì）（見下頁）

Ø  刀柄（bǐng）選擇（zé）

（通常（cháng）15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係（xì）統（tǒng））

Ø  刀具裝夾（jiá）

（低速加工，采用BT刀柄，液（yè）壓（yā）夾頭；高速加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱脹（zhàng）刀柄）

5CHECK—CNC

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

Ø  係統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（zhěng）（由標準參數導入）

Ø  前述步驟（zhòu）無法改善加工質量則（zé）需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺服（fú）方麵，主要（yào）是借（jiè）助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性（xìng），減少加工誤差。伺服優（yōu）化主要包含：

Ø  伺服參數初始化確認（確（què）認電機（jī）初始化無誤）

Ø  電流（liú）環（確認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡可能提高伺服（fú）增益（yì））

Ø  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精度機床加工問題的調試時非常複雜的，其（qí）原因就在於可能導致問題的原因非常之多，上文敘（xù）述的六個因素是影響加工質量的主要原因，但也並非全（quán）部，其他諸如外部環境等也（yě）是需（xū）要（yào）考慮的（de）因素。

在平常的加工調試（shì）中，很多人會（huì）優先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的修改（gǎi）參數以（yǐ）應對不（bú）同的加工問題，雖然有些時候可以對當前問題有所改善，但（dàn）長期而言不（bú）利於機床製造廠（chǎng）商的產品標（biāo）準化（huà）和模塊化，也不利於成熟穩定的產品生產品質管（guǎn）理（lǐ）體係的建立。所以我們通常建議（yì）客戶在不斷（duàn）優化完善產品自身（shēn）參數（shù）的同時，遇到問（wèn）題更應當去深入分（fèn）析造成問題的實際（jì）原因，並通過合理有效的方式解決