​數控機床高速高精度機床加（jiā）工（gōng）問（wèn）題分析

高速高精度機床加工中，對機床各個環節的要（yào）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（biǎo）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環節都達到要求。

通常，對於機床加（jiā）工質量會產生較大影響的有下圖中的六（liù）大因素。

遇（yù）到加工問（wèn）題時，在使用北京發（fā）那科推薦的標準加工參數基礎上，建議依次從機械、NC程（chéng）序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分析導致加工表麵缺陷的（de）原（yuán）因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機（jī）床的基礎，對加工的（de）影響毋庸置疑，機械設計和裝配精（jīng）度（dù）可大大降低對電氣（qì）側調試的依賴，因此，在模具加工調試時，應（yīng）首先從機械側入（rù）手（shǒu），分（fèn）析機床特性，保證機械部分處在（zài）較佳的水平。

機械方（fāng）麵主要從以下幾項內容排查：

?  配置確認（線軌，螺（luó）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（jīng）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、油冷機、風扇（shàn）等）

振動（dòng）排（pái）查例：

?排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

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

? 如何測量振動

- 使用動平衡儀器（qì）測量主軸

- 使用千分表測量檢棒（bàng）

通常，主軸（zhóu）共振點也可通過觸覺和聽覺明顯感知！

?伺服軸機（jī）械剛性

- 當加工點的指令跟隨性和抑製外力幹擾的（de）性能比較低時

- 提（tí）高機（jī）械剛性和速度增益，速（sù）度增益能設定的最大值取決於機（jī）械剛性

2CHECK—NC程序（xù）

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的內（nèi）容。

程序（xù）方麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數（shù）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（chà）可提高加工表麵質量；

依據（jù）CAD模型生成的程序指（zhǐ）令點，確保每條小線段都不會超出（chū）公差範圍減小公差，刀具路徑變得（dé）更平（píng）滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根（gēn）據公（gōng）差設定由CAM軟件自動確定。程序段長度直接影響（xiǎng）加工（gōng）效（xiào）率，預讀程序段越多（duō），小（xiǎo）線（xiàn）段程序的最大進（jìn）給速（sù）度提高的可能（néng）性越大。因此可以實現高速加工（gōng），但同時需要使用與進給速度（dù）相匹配的主（zhǔ）軸轉速（sù）。

3. 步（bù）距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定了切削後的殘餘高（gāo）度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵（miàn）粗糙度會變好，但會延長加工時間。

    步（bù）距決定了切削後（hòu）的殘餘高度(表麵粗糙度理論（lùn）值)如果行距（jù）減小，表麵粗糙度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑（jìng））

?  程序分析

使用程序模擬軟件對（duì）NC程序（xù）進行合理性分（fèn）析，是否存在“垃（lā）圾點”。垃（lā）圾點會造（zào）成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致加工效率低下。

    懷疑加工程序存在垃圾點（diǎn）時，可以使（shǐ）用軟（ruǎn）件（jiàn）對加工程序分析，進行模擬仿真加（jiā）工，驗證（zhèng）實際加工效果。

    如果（guǒ）程序仿真（zhēn）結（jié）果與實際加工效果一（yī）致，就可以判斷程序（xù）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（yì）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（yì）是否合適，是確保（bǎo）機床加工（gōng）品（pǐn）質的（de）一項重要內容。

工藝方（fāng）麵重點（diǎn）關注的幾項為：

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

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

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

?  冷（lěng）卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如（rú）鋁（lǚ）用切削液，鋼用切削油）

? 主軸轉速和進給速度（dù）

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

4CHECK—刀具

刀（dāo）具作為模具加工的介質，選擇是否合適對模（mó）具加（jiā）工（gōng）質量存在很大影（yǐng）響。主要從以（yǐ）下幾方麵確認刀具：

?  刀具材質（見下頁）

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

?  刀具裝夾（jiá）

（低速加工，采用BT刀柄（bǐng），液（yè）壓夾頭；高速加工（gōng），選擇HSK刀柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

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

?  係統功能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數調整（zhěng）（由標準參數導入）

?  前述步驟無法改善加工質量（liàng）則需進（jìn）行AICC參數微調

6CHECK—伺服

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（gōng）誤差。伺服優化主要包含：

?  伺服參數初始化確認（確認電機初始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡（jìn）可能提高伺服增益）

?  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精度機床加工問題（tí）的調試時非常複雜的，其原因就在於可（kě）能導致（zhì）問題的（de）原因非常之多，上文（wén）敘述的六個因素是影響（xiǎng）加工質量的主要原因，但也並（bìng）非全部，其他諸如外部（bù）環境等也是需要考慮的因素。

在平常的加工（gōng）調試中，很多人會優先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但事實上這種方法並（bìng）不值得推薦，頻繁的修改參數以（yǐ）應對不同的加工問題，雖然有些時候可以對當前問題有所改（gǎi）善，但長期而言（yán）不利於機床（chuáng）製（zhì）造廠商的產品標準化和模塊化，也不利於成熟穩定的產品生產品質管理體（tǐ）係的建立。所以我們通常建議（yì）客戶在不斷（duàn）優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當去深入分析造成（chéng）問題的實際原因，並通過合理有效的方式（shì）解決