數控機床高速高精度機床加工問題分析（xī）

高速高精度機床加工中，對機床各個環（huán）節的（de）要求都很高，某一個環節即便出現很小的紕漏，也可（kě）能導致機床發生振動，從而在加工表麵出（chū）現各種振紋或影響（xiǎng）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（de）六大因素。

遇到加工問題時，在使用（yòng）北京發那科（kē）推薦的標準加（jiā）工參數基礎上，建議依次從機械、NC程序（xù）、加工工（gōng）藝、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施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的影響毋庸置疑，機械設計和裝配精度可大大降低（dī）對（duì）電（diàn）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，保（bǎo）證機械（xiè）部分處在較佳（jiā）的水平。

機械方麵主要從以下幾項（xiàng）內容排查：

Ø  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

Ø  裝配精度

  （重點指標：Z軸反向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各（gè）軸重複定位精度<10u）

Ø  主軸振動（15000rpm及（jí）以上主軸V1振動等級，15000rpm以下V3等級）

Ø  外圍振動（刀具振動、油（yóu）冷機、風扇等（děng））

振動排查例：

•排查主軸（zhóu）振動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

通（tōng）過調整主軸動（dòng）平衡或控製外（wài）部設備（風（fēng）扇（shàn）電機等）的振動來減小主軸振動。

• 如何測量振動

- 使用（yòng）動平衡儀（yí）器測（cè）量主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主軸共振點也可通過觸覺和（hé）聽覺（jiào）明顯感知（zhī）！

•伺服軸機械剛性

- 當加工點（diǎn）的指令跟隨性和抑製（zhì）外力（lì）幹擾（rǎo）的性能比較低時

- 提高機械剛性和速度增益，速度增益能設定的最大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模具成型的基礎，對加工表麵質量和加工效（xiào）率（lǜ）作用（yòng）明顯，因此，檢查程（chéng）序是否合理，是模具調試中需要重視的內容。

程序方麵（miàn）重點（diǎn）關注（zhù）的幾項為：

CAM軟件選擇

重要（yào）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1um，減小公差可提高加工（gōng）表麵質量；

依據CAD模型（xíng）生成的程序指令點，確（què）保（bǎo）每條小線（xiàn）段都不會超出公差範圍減小公（gōng）差，刀（dāo）具路徑變得更平滑

（推（tuī）薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由CAM軟（ruǎn）件自動確定（dìng）。程序段長度直接影響加工效率，預讀程序段越多，小線段程（chéng）序的最大（dà）進給速度提高的可（kě）能性越大。因此可以實現高（gāo）速加（jiā）工，但同時需要使用與進給速度相匹配的主軸轉速。

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

    步距決定了切削後的（de）殘餘高度(表麵粗糙（cāo）度理論值)如（rú）果行距減小，表（biǎo）麵粗糙度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑（jìng））

Ø  程序分析

使用程序模（mó）擬軟件對NC程序進（jìn）行合理性分析，是否存在“垃圾（jī）點（diǎn）”。垃圾點會造成加工表麵有震紋（wén）或凹坑極（jí）小線段導（dǎo）致加工效率低下（xià）。

    懷疑加工程序存在垃圾點（diǎn）時，可以使用軟件對加工程序分（fèn）析，進行模（mó）擬仿真加（jiā）工，驗證實際加工效果。

    如果程序仿真結（jié）果與實際加工效果一致，就可以判斷程序路徑（jìng）不合理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用於工（gōng）件表麵（miàn）的執行方式，直接（jiē）決定加工表麵質量和效率。因此，檢查（chá）工藝是（shì）否合適，是確保機床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重點關注的幾項為（wéi）：

Ø  主軸轉（zhuǎn）速（避開主軸共振點，盡可能提高轉速以（yǐ）提高表麵（miàn）光潔度（dù））

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

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

Ø  冷卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼用切削油）

• 主軸轉速和進給速度

通過主軸轉（zhuǎn）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（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的介質，選擇是（shì）否合適對模具（jù）加（jiā）工質量存在很大影響。主要從以下幾方（fāng）麵確認刀具：

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通（tōng）常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

Ø  刀（dāo）具裝夾

（低速加工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加（jiā）工，選擇HSK刀（dāo）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  高速高精參數調整（由標準參數（shù）導入）

Ø  前述步（bù）驟無法改善（shàn）加工（gōng）質量則需進行AICC參數微調（diào）

6CHECK—伺服

伺服方麵，主要是（shì）借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減少加工誤差。伺服優化主要包（bāo）含：

Ø  伺服參數初始（shǐ）化確認（確認電機初始化無誤（wù））

Ø  電流環（huán）（確認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡可能提高伺服（fú）增益）

Ø  濾波器（確認（rèn）伺服無振動（dòng））

7總（zǒng）結

高速高精度機床加工問題的調試時非常複雜的，其原因就在於可能導致問題的原因非常之（zhī）多，上文敘述的六個因素（sù）是影響（xiǎng）加工質量的主要原因，但（dàn）也並非全部，其他（tā）諸如外部環境等也是需要考慮的因素。

在平（píng）常的加工調試中，很多人會優先修改參數，認為這是（shì）最簡單方便的做法。但事實上（shàng）這種方法並不值得推薦，頻繁的修改參數（shù）以應對不同的加工問題，雖然有些時（shí）候可以對當前（qián）問題有所改善（shàn），但長期而言不利於機床製造廠（chǎng）商的產品標（biāo）準化和（hé）模塊化（huà），也不利於成熟穩（wěn）定（dìng）的產品生產品質管理體係的建立。所以（yǐ）我們通常建議客戶在不（bú）斷優化（huà）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（jué）