數控（kòng）機床高速高精度（dù）機床加工問（wèn）題分析

高速高（gāo）精度機床加工中，對機（jī）床各個（gè）環節的要（yào）求都很高，某一個環節即便出現很小的紕（pī）漏，也可能導致機床（chuáng）發生振動（dòng），從而在加（jiā）工表麵（miàn）出現各種振紋或影響加工精度。所以，在對（duì）加工品質要求極高的（de）機床加工中，需要嚴格確保所有關鍵環（huán）節都達到要求。

通常，對於（yú）機床加工質（zhì）量會產生較大影響（xiǎng）的有下圖中的（de）六大因素。

遇到加工問題時（shí），在使用北京發那科推薦的標準加工參數基礎上，建議依次從（cóng）機械（xiè）、NC程序（xù）、加工工藝、刀（dāo）具、CNC和伺服的角度，調查分析導（dǎo）致加工（gōng）表麵缺陷的原因並采取相（xiàng）應措施。

1CHECK--機械

機械作（zuò）為機床的基礎，對（duì）加工的影響毋庸置疑，機械設計和裝配精度可大（dà）大降（jiàng）低對電氣側調試的依（yī）賴，因此，在模具（jù）加工調試時，應首先從機（jī）械側入手，分（fèn）析機床（chuáng）特性，保證機械部分處在較（jiào）佳的水平。

機械方（fāng）麵主要從以下（xià）幾項內容排查：

Ø  配置確認（線軌，螺距，主軸（zhóu）轉（zhuǎn）速）

Ø  裝配精度

  （重點指標：Z軸（zhóu）反向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

Ø  主（zhǔ）軸振動（15000rpm及以上主（zhǔ）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（děng））

振動排查例（lì）：

•排查主軸振動

- 主軸（zhóu）動平衡（héng）

- 來（lái）自外（wài）部設備的振（zhèn）動

通過調（diào）整主軸動平衡或控製外部設（shè）備（風扇電機等）的振動來減（jiǎn）小主軸振動。

• 如何測量振（zhèn）動

- 使用動平衡儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主軸共（gòng）振點（diǎn）也可通過觸覺和聽覺（jiào）明顯感（gǎn）知！

•伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟隨（suí）性和（hé）抑製外力幹擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速度增益，速度增益能設定（dìng）的最大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程序（xù）

NC程序作為模具成型的基礎，對加工表麵質量和加工效率作用明顯，因此，檢查程序是否合理，是模具調（diào）試（shì）中需要重視的（de）內容。

程序方麵（miàn）重點關（guān）注的幾項為（wéi）：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分（fèn）析

Ø  重點CAM參數控製

1. 程序公差（chà）--FANUC推（tuī）薦公差為1um，減小公差可提高（gāo）加工（gōng）表麵質量；

依據CAD模型生成的程序指令點，確（què）保每條小線段都（dōu）不會超出公（gōng）差範圍減小（xiǎo）公差，刀具路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度（dù）--通常根據公差設（shè）定由CAM軟件自（zì）動確定。程序段長度直接（jiē）影響加工效率，預讀程序段越多，小線段程序的最（zuì）大進給速度提高的可能性越（yuè）大。因此可以實現高速（sù）加工，但同（tóng）時需要使用與進給速度相匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定了切削後的殘（cán）餘高度（dù）(表麵粗糙（cāo）度理論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，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（dù）理論值)如果（guǒ）行距（jù）減小，表麵粗糙度會變好。（步距推薦（jiàn）值：P=0.02*刀具（jù）直徑）

Ø  程序分析

使用程序模擬軟件對NC程序進（jìn）行合理（lǐ）性分（fèn）析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會（huì）造成加工表麵有震紋或（huò）凹（āo）坑極小線段導致加（jiā）工效率低下。

    懷疑加工（gōng）程序存（cún）在垃圾點時，可以使用軟件對加（jiā）工程序（xù）分析，進行模擬（nǐ）仿真加工，驗證實際加工（gōng）效果。

    如果程序仿真結果與實際加工效果一致，就可以判斷（duàn）程序路徑不合理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解（jiě）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，直接決定加（jiā）工表麵質量和效率（lǜ）。因此，檢查工藝是否合適，是確保機（jī）床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重點關注的幾（jǐ）項為：

Ø  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）

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（qián）提下提高效率（lǜ））

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

Ø  冷卻（選（xuǎn）擇與加工材料相（xiàng）匹配（pèi）的切削液，如鋁用切削液（yè），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，而每齒進給量必（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

刀具作為模具加（jiā）工的介質，選擇是否合適對模具加工質量（liàng）存在很大（dà）影（yǐng）響。主要從以下幾方麵確認刀具（jù）：

Ø  刀具（jù）材質（見下頁（yè））

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議（yì）使用HSK 真空刀具（jù）係統）

Ø  刀具裝夾

（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和高速高（gāo）精（jīng）的相關參數，調試思路為：

Ø  係統功能確認（rèn）（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準參數導入）

Ø  前述步（bù）驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺（sì）服（fú）

伺服方麵，主要是借（jiè）助Servo Guide進（jìn）行機床優化，提高伺服係統剛性，減少加（jiā）工誤差。伺服優化主要包含：

Ø  伺服參數初始化確認（確認電（diàn）機初始化無誤）

Ø  電流環（確（què）認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾（lǜ）波器（確認伺服無振（zhèn）動）

7總結

高速高（gāo）精度（dù）機床加工問題的調試時非（fēi）常複雜的，其（qí）原（yuán）因就在於可能導致問題的原因非常之多，上文敘述的（de）六個因素是影響（xiǎng）加工質量的主要原因，但也並非全部，其他諸（zhū）如外部環境等也是需要考慮的因素（sù）。

在平常的加工調（diào）試中，很多人會優先修改參數（shù），認為（wéi）這是最簡單（dān）方便的（de）做法。但事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的修改參數以應對不（bú）同的加工問（wèn）題（tí），雖然有些時候可以對當前（qián）問（wèn）題有所改善，但長期而言不利於機床製造廠商（shāng）的產品標（biāo）準化和模塊化，也不利於成熟穩定的產品（pǐn）生產品質管理體係的建立。所（suǒ）以我們通常建議客戶在不斷（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問題的實（shí）際（jì）原（yuán）因，並通過合理有效的方式解決