數控機床高速高精度機床（chuáng）加工問題分析

高速高精度機（jī）床加工中，對機床各個環節的要求都很高（gāo），某一個環節即便出現很小的紕漏，也可能（néng）導致機床發生振動，從（cóng）而在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的機床加工中，需要嚴格確保所有關鍵（jiàn）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（běi）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（chéng）序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分（fèn）析導致加工表麵（miàn）缺陷的原因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的影響毋庸置疑（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（yīn）此，在模具加工調試時，應首先從機械側入手，分析機床特性，保證機械部分處在較佳的水平（píng）。

機械方麵主要從以下幾項內容排（pái）查：

Ø  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

Ø  裝（zhuāng）配精度

  （重（chóng）點指標：Z軸反向間隙（線軌（guǐ）<5u，硬（yìng）軌<10u），各軸重複（fù）定位精度<10u）

Ø  主軸（zhóu）振動（dòng）（15000rpm及以上主軸V1振動等級，15000rpm以下V3等級）

Ø  外圍振（zhèn）動（刀具（jù）振動、油冷機、風扇等）

振動排查例：

•排查（chá）主軸振動（dòng）

- 主軸動平（píng）衡（héng）

- 來自外部設備的振動（dòng）

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

• 如何（hé）測量振動

- 使用動平衡儀器（qì）測量主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主軸共振點也（yě）可通過觸覺和聽覺明顯感知！

•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（jué）於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模具成型的基（jī）礎，對加工表麵質（zhì）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視的（de）內容。

程序方麵重（chóng）點關注的幾項為（wéi）：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

Ø  重點CAM參數控製

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

依據CAD模型（xíng）生成的程序指令點，確保每（měi）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。程序段長（zhǎng）度直接影響加工效率，預讀程序段（duàn）越多，小線段程序的最大進（jìn）給速度提高的可能性越（yuè）大。因此（cǐ）可以實現高速加工，但同時需要使用與進給（gěi）速度相（xiàng）匹配的主軸轉速。

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（cán）餘高度(表麵粗（cū）糙度理論值)，步距減小，表（biǎo）麵粗（cū）糙度會變好，但會延長加工（gōng）時（shí）間。

    步距決定（dìng）了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理（lǐ）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（jù）直徑）

Ø  程序分析

使用程序模擬軟件對（duì）NC程序進行合理性分析，是（shì）否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有震紋或凹坑極小（xiǎo）線（xiàn）段導致加工效率低下。

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

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

3CHECK—工藝

工藝作為直接（jiē）作用於（yú）工件表麵的執行方式，直接決定（dìng）加工表麵質量（liàng）和效率。因此，檢查（chá）工藝是否合適，是（shì）確保（bǎo）機（jī）床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重點（diǎn）關注的幾項為：

Ø  主軸轉速（避開（kāi）主軸共振點，盡（jìn）可能提高轉速以提（tí）高表麵光潔度）

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

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

Ø  冷卻（選擇（zé）與加工材（cái）料相匹（pǐ）配的（de）切削液，如鋁用切削液，鋼用切削油）

• 主軸轉速和（hé）進給速度

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

4CHECK—刀具

刀具作為模具（jù）加（jiā）工的介質，選擇是否合（hé）適對模具加工質量存在很大影響。主要從以下幾方麵（miàn）確（què）認（rèn）刀具：

Ø  刀具材質（見下（xià）頁）

Ø  刀柄選擇

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

Ø  刀（dāo）具裝夾

（低（dī）速加工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加工（gōng），選擇HSK刀柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

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

Ø  係統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高（gāo）速高精參（cān）數調整（由標準參數導入）

Ø  前述步驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺（sì）服

伺服方麵，主要是借助Servo Guide進行機床優化，提（tí）高伺服係統剛性，減少加工誤差。伺服優化主要（yào）包含：

Ø  伺服參數（shù）初始化確認（確認電機初始化無誤）

Ø  電流環（確（què）認（rèn）HRV3+開啟）

Ø  速度（dù）環（huán）（盡可能提高伺服增（zēng）益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精度機床（chuáng）加工問題的調試時非常複雜的，其原因就在（zài）於可能導致問題的原（yuán）因（yīn）非常之多，上文敘述的（de）六個（gè）因素是影響加工（gōng）質量的主要原因，但也並非全部，其他諸如外（wài）部環（huán）境等也是需要考慮的因素（sù）。

在平常的加工調試中，很多人會優先修改參數，認為這是最（zuì）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（yīng）對不同的加工問題（tí），雖然有些時候可以對當（dāng）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塊化，也不（bú）利於成熟穩（wěn）定的（de）產品生產品（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，並通過合理有效的方式解決