數控機床高速（sù）高精（jīng）度機床（chuáng）加工問題分析

高速高精度（dù）機床加工中，對機床各個環節的（de）要（yào）求都很高，某一個環節即（jí）便出現（xiàn）很小的紕漏，也可能導致機床發生振動，從而（ér）在（zài）加工（gōng）表麵出現各種振紋或影響加工精（jīng）度。所以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需（xū）要（yào）嚴格確保所有關鍵環節都達到要求。

通常，對於機床加工（gōng）質量會產生較大影響（xiǎng）的有下（xià）圖中的六大因素（sù）。

遇到加工（gōng）問題時，在使用北京發那科推薦的標準加工參數基礎上，建議依（yī）次從機械、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（cǎi）取相應措施。

1CHECK--機械

機（jī）械作為機床的基礎（chǔ），對加工（gōng）的影響毋庸置疑，機械設計和裝配精度可（kě）大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在模具加（jiā）工調試時，應首先從（cóng）機械側入手，分析（xī）機床特性，保證機械部分處在較佳的水平。

機械（xiè）方麵主要從以下幾項內容排查：

Ø  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

Ø  裝配（pèi）精度

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

Ø  主軸振動（15000rpm及以上主軸V1振動等（děng）級，15000rpm以（yǐ）下V3等（děng）級）

Ø  外圍振動（刀具（jù）振動（dòng）、油冷機、風扇（shàn）等）

振動排查（chá）例：

•排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

通（tōng）過調整主軸動平衡或控製（zhì）外部設備（風扇電（diàn）機等）的振動（dòng）來減（jiǎn）小主（zhǔ）軸振動。

• 如（rú）何測量振動

- 使用動平衡儀器測量（liàng）主軸

- 使用千分表測量檢棒

通（tōng）常，主軸共（gòng）振點（diǎn）也可通過觸（chù）覺和聽覺明顯（xiǎn）感知！

•伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟隨性和抑製外（wài）力（lì）幹（gàn）擾的性能比較低時（shí）

- 提（tí）高機械剛性和（hé）速度增益，速度增（zēng）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（liàng）和加工效率作用明顯，因此（cǐ），檢查程序是否合理，是（shì）模具調試中需要重視（shì）的內容（róng）。

程序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

Ø  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（miàn）質量；

依（yī）據CAD模型生成的程序指令點，確保每條小線段都不會超出公差（chà）範圍減小公差，刀（dāo）具路（lù）徑變（biàn）得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由（yóu）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（duàn）程序的最大進給速度提高的可能性越大。因此可以實現高速加工，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（shuǐ）平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論（lùn）值)，步距減小，表（biǎo）麵粗糙（cāo）度會變好，但會延長加工時間。

    步距決定了（le）切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)如果行距減小，表麵粗糙度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序分析

使用程序模擬軟（ruǎn）件對（duì）NC程序進行合（hé）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（āo）坑極小線段導致加工效率低下。

    懷疑加工程序存（cún）在垃圾點時，可以使用軟件對加工程序分析，進行模擬仿真加工，驗證（zhèng）實際加工效果（guǒ）。

    如果程序仿真結果與實際加工效（xiào）果一致，就可以判斷程（chéng）序路徑不合理，需（xū）要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝（yì）

工藝作為直接（jiē）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（cǐ），檢查工藝是否合適，是確保機床（chuáng）加工（gōng）品質的一項重要內容。

工藝方麵重點關注的（de）幾項為：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提（tí）高轉速以（yǐ）提高表麵光潔度）

Ø  進給速（sù）度（選（xuǎn）擇適當的進給速度（F:S≈1:4），保證（zhèng）加工質（zhì）量（liàng）的前提下提高效率）

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（shí）保（bǎo）證刀具壽命）

Ø  冷卻（選（xuǎn）擇與加工材料相匹配的切削液，如（rú）鋁用切（qiē）削液，鋼用切削油）

• 主軸轉速和進給速度

通過主軸（zhóu）轉（zhuǎn）速、進給速度、刀具齒數來（lái）計算每齒（chǐ）進給量，而每齒（chǐ）進給量必須設定（dìng）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（mó）具加工的介質，選擇是否合適對模具加（jiā）工質（zhì）量存在很大（dà）影響。主要從以下幾方麵確認刀具：

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常（cháng）15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具（jù）係統）

Ø  刀具裝夾（jiá）

（低速加工，采用（yòng）BT刀柄，液壓夾頭；高速加工，選擇HSK刀（dāo）柄（bǐng），液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側對模具（jù）加工（gōng）的（de）影響，主要體（tǐ）現在係統功能和（hé）高速（sù）高精的相關（guān）參數，調（diào）試思路為：

Ø  係（xì）統功能確（què）認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準（zhǔn）參數導（dǎo）入）

Ø  前述步驟無法改（gǎi）善加工質（zhì）量（liàng）則需進行AICC參（cān）數微調

6CHECK—伺（sì）服

伺服方麵（miàn），主要是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛（gāng）性，減少加工誤差。伺服優化主要包含：

Ø  伺服參數初始化確認（確認電機初始（shǐ）化無誤）

Ø  電流環（確認HRV3+開（kāi）啟（qǐ））

Ø  速度環（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無（wú）振動）

7總結

高速高精度（dù）機床加工問題的調試（shì）時非常複雜的，其原因就在於可（kě）能導致問題的原因（yīn）非常之多，上（shàng）文（wén）敘述的六個因素是影響加工質量的主要原因，但也（yě）並（bìng）非全部，其他諸如外部環境等也（yě）是需（xū）要考慮（lǜ）的（de）因（yīn）素。

在平常的加（jiā）工調試中，很多人會優先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但（dàn）事實上這種方法並不值得（dé）推薦，頻（pín）繁的修改參數以應對不同的加工問題（tí），雖然有些時候可以對（duì）當前問題有所改（gǎi）善（shàn），但長期而言不利於機床製造廠商的產（chǎn）品標準化和模塊（kuài）化，也（yě）不利（lì）於成熟穩定的產品生產品質管理體係的建立。所以我們通常建議客戶在不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應（yīng）當（dāng）去（qù）深入分析（xī）造成問（wèn）題的實際（jì）原因，並通過合理有效的方式解決