​數控機床高速高精度機床加工問題分析

高速高精度機床加工中（zhōng），對機床各（gè）個環節的要求都很（hěn）高（gāo），某一個環節（jiē）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（miàn）出現各種振紋或（huò）影響加工（gōng）精度。所以，在對加（jiā）工（gōng）品質要求極高的機床加工中，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（de）六大（dà）因素。

遇到加工問（wèn）題時，在使用北（běi）京發那科（kē）推薦的（de）標準加工參數基礎上，建議依次從機（jī）械、NC程序、加工工藝（yì）、刀具、CNC和伺服的角度，調查分析導致加工表麵缺陷的原因並采取相應措（cuò）施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的影響毋庸（yōng）置疑，機械設計和裝配精度可大大降（jiàng）低對（duì）電氣側調試的依（yī）賴，因此，在模具加工調試時（shí），應首先從機械側入手，分析機床特性，保證機械部分處在較（jiào）佳的水平。

機械方麵（miàn）主要從以（yǐ）下幾項內容排查：

?  配置確認（線軌（guǐ），螺距，主軸轉速）

?  裝配精度

  （重（chóng）點指標：Z軸反向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各（gè）軸重複（fù）定位精（jīng）度<10u）

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

?  外圍振動（刀具振動（dòng）、油冷機、風扇等（děng））

振動排查例：

?排查主軸振動（dòng）

- 主軸動平衡

- 來自外部設（shè）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（jiǎn）小主軸振動。

? 如何（hé）測量振（zhèn）動（dòng）

- 使用動平衡儀器測量主軸（zhóu）

- 使用千分表（biǎo）測量檢（jiǎn）棒

通常，主軸共振點也可通過觸（chù）覺和聽覺明顯感知！

?伺服軸機械剛性

- 當加工點的（de）指令跟隨性和抑（yì）製外力幹擾的性能比較低時

- 提高（gāo）機械（xiè）剛性和速度增益，速度增（zēng）益能設定的最（zuì）大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程（chéng）序

NC程序作為模具成型的基礎，對加（jiā）工表麵質量和加工效率（lǜ）作用明顯（xiǎn），因此，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幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參（cān）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（měi）條小線段都不會超（chāo）出公（gōng）差範圍減（jiǎn）小公差（chà），刀具路徑變得更平滑

（推薦（jiàn）的公差 = 1μm）

 2. 線段長度（dù）--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（gōng）效率，預讀程序段越多，小線段程序的最大（dà）進給速度提高的可能性越大（dà）。因此可以實現高速加工，但同時需要使（shǐ）用與（yǔ）進給速度相匹（pǐ）配的（de）主軸轉速（sù）。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水（shuǐ）平距離，決定了切（qiē）削後的殘餘高度(表麵粗（cū）糙度（dù）理論值（zhí）)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但會延（yán）長加工時間。

    步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（miàn）粗糙度會變好。（步距推薦（jiàn）值：P=0.02*刀具（jù）直徑（jìng））

?  程（chéng）序分析

使用程序模（mó）擬軟件對NC程序進行（háng）合理性分析（xī），是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有震紋或凹（āo）坑極小線段導致（zhì）加工效率低下。

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

    如果程序仿真結果（guǒ）與實際加（jiā）工（gōng）效果一（yī）致，就可以判斷程序路徑不（bú）合理，需要修改走刀（dāo）路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工（gōng）藝

工藝作為（wéi）直接（jiē）作用於工（gōng）件表麵的執行方式，直接決（jué）定加工表麵質量和效率。因此，檢（jiǎn）查工藝是否合適，是確保機床加（jiā）工品（pǐn）質的一項重要內容。

工（gōng）藝方麵（miàn）重點關注（zhù）的幾項為：

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

?  進給速度（dù）（選擇（zé）適當的進給速度（F:S≈1:4），保證加工質量的（de）前提下提高效（xiào）率）

?  切削深度（精加工盡量減小餘量(約50u左右)，提（tí）高（gāo）光潔（jié）度，同時保證（zhèng）刀具（jù）壽命）

?  冷卻（選擇與加（jiā）工材料相匹（pǐ）配的切削（xuē）液，如鋁用切削液，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、刀具齒數來（lái）計算每齒進給（gěi）量，而每齒進給量必須設定為（wéi）合適數值（如果每（měi）齒進給量（liàng）減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具作（zuò）為（wéi）模具加工的介質，選擇是否（fǒu）合適（shì）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：

?  刀具材質（見下頁）

?  刀柄選擇

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

?  刀具裝夾

（低速加（jiā）工，采用（yòng）BT刀柄，液壓夾頭；高速加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側對模具加（jiā）工的影響，主要體現在係統功能和高速高精（jīng）的相（xiàng）關參數，調試思（sī）路為：

?  係統功能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參（cān）數調整（由標準參數導入）

?  前述步驟無（wú）法改善（shàn）加工（gōng）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，提高伺服係統剛性，減少加工誤（wù）差。伺服優化（huà）主（zhǔ）要包含：

?  伺服參數初始化確認（確認電機初始化（huà）無（wú）誤）

?  電流環（確認HRV3+開（kāi）啟）

?  速度環（盡（jìn）可能提高伺服增益）

?  濾（lǜ）波器（確（què）認伺服無振動）

7總結

高速高精度（dù）機床加（jiā）工問題的調（diào）試時非（fēi）常複雜的，其原因就在於可能導致問（wèn）題的（de）原（yuán）因（yīn）非常之多，上文敘述的六個因素是影響加工質量的（de）主要原因，但也並非全部，其他諸如外部環境等也是（shì）需要考慮的因素。

在平常的加工調試（shì）中，很多人會優先（xiān）修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但事實（shí）上這種方法並不值（zhí）得推薦，頻繁的修（xiū）改參數以應對不同的加工問題，雖（suī）然有些（xiē）時候可以對當前問題（tí）有所改善，但長期而言不利於機床製造廠商的產（chǎn）品標準化和模塊化，也不利（lì）於成熟穩定的產品生產（chǎn）品質管理體係的建立。所以我們通常建議客戶在不斷優化（huà）完善產品自身參數的同時，遇到問（wèn）題更（gèng）應當去深入分（fèn）析造成（chéng）問（wèn）題的實（shí）際原因，並通過合理（lǐ）有效的方式解決