​數控（kòng）機床高速高精度（dù）機床加工問題分析

高速高精度機床加工中，對機床各（gè）個環節的要求都（dōu）很高（gāo），某一個環節即便出現很小的（de）紕漏，也可能導致機床發生振動，從而在加（jiā）工表麵出現各種振紋或（huò）影響加工精（jīng）度。所（suǒ）以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需（xū）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（huì）產生（shēng）較大影（yǐng）響的有下圖中的（de）六大因素（sù）。

遇到加工（gōng）問題時，在使用北京發那科（kē）推（tuī）薦的標準加工參數（shù）基礎上，建議依次從機械（xiè）、NC程序、加工工藝、刀（dāo）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施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的影響毋庸（yōng）置（zhì）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，在模具加工調試時，應首先從機械側入手，分析機床特性（xìng），保證機械部分（fèn）處（chù）在較佳的水平（píng）。

機械方（fāng）麵主要從以下幾項內容排查：

?  配置確認（線軌，螺距，主（zhǔ）軸轉速）

?  裝配精度

  （重點指標（biāo）：Z軸反（fǎn）向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

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

?  外圍振動（dòng）（刀具振動、油冷機、風扇等）

振動排查例：

?排查主（zhǔ）軸振動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

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

? 如何測（cè）量振動

- 使（shǐ）用動平衡儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢（jiǎn）棒

通常，主軸共振點也（yě）可通過（guò）觸覺和聽覺（jiào）明顯感知！

?伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟（gēn）隨性和抑製外力幹擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速度（dù）增益，速度增益能（néng）設定的最（zuì）大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模具成型（xíng）的基礎，對加工（gōng）表（biǎo）麵質量和加工效率作用明顯，因此，檢（jiǎn）查程序是否合（hé）理，是模具調試（shì）中需要重視的內容。

程序方麵重點關注的（de）幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

?  重點CAM參（cān）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（què）保每條小（xiǎo）線段都不會超出公差範圍減小公差，刀（dāo）具路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設（shè）定由CAM軟件自動確定。程序段長度直接影響加工效率，預讀程序段越多，小線段程序的最大進給速度提高的可能性越（yuè）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（jù）--兩個切削路徑之間（jiān）的水平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵（miàn）粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好（hǎo），但（dàn）會延長加工時間（jiān）。

    步（bù）距決定了切削後的殘餘（yú）高度(表（biǎo）麵粗（cū）糙（cāo）度理論值)如果（guǒ）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程序進行合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致加工效率（lǜ）低下。

    懷（huái）疑加工程序存在（zài）垃圾點時，可以使用軟件對加工程序分析，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致，就可以判斷程序路徑（jìng）不合理，需（xū）要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為（wéi）直接作用於工件表麵的執行方式，直接（jiē）決定加工表麵質量（liàng）和效率。因此，檢查工藝是否（fǒu）合適，是確保機床加工品質（zhì）的（de）一項重要內容。

工藝（yì）方（fāng）麵重點關注（zhù）的幾（jǐ）項為：

?  主軸轉速（避開主軸共振點（diǎn），盡可能提高轉速（sù）以提高表麵光潔度）

?  進給（gěi）速度（選擇適當的進給速度（F:S≈1:4），保證加工質量的前提下提高（gāo）效率）

?  切削深度（精加工盡量減小餘量(約50u左右)，提高光潔度，同（tóng）時保證刀具壽（shòu）命）

?  冷卻（選擇與加工材料相匹（pǐ）配的切削液，如鋁用切削（xuē）液，鋼（gāng）用切削油）

? 主（zhǔ）軸轉速（sù）和進給速度

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

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的介質（zhì），選（xuǎn）擇是否（fǒu）合適對（duì）模（mó）具加工質量存在很大影響。主要從以下幾方麵確認刀（dāo）具：

?  刀具材質（見下頁（yè））

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空（kōng）刀具係統）

?  刀具裝（zhuāng）夾

（低速加工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加工，選擇HSK刀柄，液壓或（huò）熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側（cè）對（duì）模具加工的影響（xiǎng），主要體現在係統功能和高（gāo）速高（gāo）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（diào）整（由標（biāo）準參數導入）

?  前述步驟無法改善加工（gōng）質量則需進行（háng）AICC參數（shù）微調（diào）

6CHECK—伺服

伺服方麵，主要是借助Servo Guide進行機（jī）床優化，提高伺服係統剛性（xìng），減（jiǎn）少加工誤差。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（huán）（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡可能提高伺服增益）

?  濾波器（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（fù）雜的，其原因就在於可能導致問（wèn）題的原因非常（cháng）之多（duō），上文敘述的六個因素是（shì）影響加工質量（liàng）的主要原因，但也並非全部（bù），其他諸如（rú）外部環境等也是需要考慮（lǜ）的因素。

在平常的加工調試中，很（hěn）多人會優先修改參（cān）數，認為這是最簡單方便的做法。但（dàn）事實（shí）上（shàng）這種方法並不值得（dé）推薦，頻繁的（de）修改參數以應對不同的加工（gōng）問題，雖然有（yǒu）些時候可以對（duì）當前問題有所（suǒ）改善，但長期而言不利於機床（chuáng）製（zhì）造廠商的產品標準化和（hé）模塊化，也不利於成熟穩定的產品生產品質（zhì）管理體係的建（jiàn）立。所以我們通常建議客戶在不斷優化完善產品自身（shēn）參（cān）數的（de）同時，遇到問題更應當去深入分析造成問題的實（shí）際原因，並通過合理有（yǒu）效（xiào）的（de）方式解決