數控機床高速高精（jīng）度機床加工問（wèn）題分析

高速高精（jīng）度機床加工中，對機床各個環節的要（yào）求都很高，某一（yī）個環節即便（biàn）出（chū）現很小的紕漏，也可能導致機床發（fā）生振動，從而在加工表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（jiā）工中，需要（yào）嚴格（gé）確保所有關鍵環節都達到要（yào）求。

通常，對於機床加工質量會產生較大影響的有下圖中的六大因（yīn）素。

遇到加工問題時，在使（shǐ）用北京發那科（kē）推薦的標準加工參（cān）數基礎上（shàng），建議依次從機械、NC程序、加工工（gōng）藝、刀具（jù）、CNC和伺服的角度（dù），調查分析導致加工表麵缺陷的原因並采取相應（yīng）措施。

1CHECK--機（jī）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對電氣側調（diào）試（shì）的依賴，因此，在模（mó）具加工調試時（shí），應首先從機械（xiè）側入手，分析機床特性，保證機械部分處（chù）在較佳的水（shuǐ）平。

機械方麵主要從以下幾項內容排查：

Ø  配置確（què）認（線軌，螺距，主軸轉速）

Ø  裝（zhuāng）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振動等級，15000rpm以下V3等級）

Ø  外圍振動（刀具振動、油冷機、風（fēng）扇等）

振動排查例：

•排查主軸振動

- 主（zhǔ）軸動平衡（héng）

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸（zhóu）動平衡或控製外（wài）部設備（風扇（shàn）電機等（děng））的振動來減小主（zhǔ）軸振動。

• 如何測量振動

- 使用動平衡儀器測量（liàng）主軸

- 使用千分表測量檢棒

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

•伺服軸機（jī）械剛性

- 當加工（gōng）點的指令跟隨性和抑製外力幹擾的性（xìng）能比較低時

- 提高機械剛性和速度增（zēng）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（duì）加工表麵質（zhì）量和（hé）加工效率作用明顯，因此，檢查程序是否合（hé）理，是（shì）模具調試中需要重（chóng）視的內容。

程序方麵重點關注的幾項（xiàng）為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分（fèn）析

Ø  重點CAM參（cān）數控製

1. 程序公差--FANUC推薦公差為1um，減（jiǎn）小公差可提高加工表麵質量；

依據CAD模型生（shēng）成的程序指令點，確保每條小線段都不會超出公差範圍減小公（gōng）差，刀具路徑變得（dé）更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常（cháng）根據公差設定由（yóu）CAM軟（ruǎn）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（chéng）序（xù）的最大進給速度（dù）提高的可能（néng）性越大。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--兩個切削路徑之間（jiān）的水平距離（lí），決定了切削後的殘餘高度(表麵粗（cū）糙度理論值)，步距減小，表麵粗（cū）糙（cāo）度（dù）會變好，但會延長加工時間。

    步距決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)如（rú）果行距（jù）減（jiǎn）小，表麵粗糙度會變好。（步距（jù）推薦值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序分析

使用程序模擬軟件（jiàn）對NC程序進行合理性（xìng）分析（xī），是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有（yǒu）震紋或（huò）凹坑極小線段導致加工效率低下。

    懷疑加工程（chéng）序存在垃圾點時，可以使用軟件對（duì）加工（gōng）程序分析，進行模擬仿（fǎng）真加工，驗證實際加工效（xiào）果（guǒ）。

    如果程序（xù）仿真結果與實際（jì）加工效果一（yī）致，就可以判斷程（chéng）序路徑不合理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝（yì）作為直接作用於（yú）工件表麵的執（zhí）行方式，直接決定加工表麵質量和效（xiào）率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機床加工品質的一項重（chóng）要內容。

工藝方麵重點關注的幾項為：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提高轉（zhuǎn）速以提高（gāo）表麵光潔度）

Ø  進給速度（選擇（zé）適當的進給速度（dù）（F:S≈1:4），保證加工質量的前提下提高效率）

Ø  切削深度（精（jīng）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）

Ø  冷卻（選擇與（yǔ）加工材料相匹配的切（qiē）削液，如鋁用切（qiē）削（xuē）液，鋼用切削油（yóu））

• 主軸轉速和進給速度

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

4CHECK—刀具

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

Ø  刀（dāo）具材質（見（jiàn）下頁）

Ø  刀柄選（xuǎn）擇

（通常（cháng）15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

Ø  刀具裝夾

（低速加工，采（cǎi）用BT刀柄，液壓夾頭（tóu）；高速加工，選擇HSK刀（dāo）柄（bǐng），液壓或熱脹刀（dāo）柄）

5CHECK—CNC

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

Ø  係（xì）統功能確認（rèn）（AICC I、AICC II）

Ø  高速（sù）高精參數調整（由標準參數導入）

Ø  前述步驟無法改善加工質量（liàng）則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

伺服方麵（miàn），主（zhǔ）要是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統（tǒng）剛性，減（jiǎn）少加工誤差。伺服優化主要（yào）包含：

Ø  伺服參數初始化確認（確認電機初始化無（wú）誤）

Ø  電流環（確認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精度機床加工問題的調試時非常複雜的，其原因（yīn）就（jiù）在於可（kě）能導致問題的（de）原因非常之多，上文敘（xù）述的六個因素是影響加工質量的主要原因，但也並非全部，其他諸如外部環境等也是需要考慮的因素。

在平常的加工調試中（zhōng），很多人會優先修（xiū）改參數，認為（wéi）這是最簡單方便的（de）做法。但事實上（shàng）這種方法（fǎ）並不值得推薦，頻繁的修改參（cān）數以應對不同的加工問題，雖然（rán）有些時候可以對當前問題有所改善，但長期（qī）而言不利於機（jī）床製造廠商的產品標準化和模（mó）塊化，也（yě）不利於成（chéng）熟穩定的產品生產品質管理體係的建立。所以我們通常（cháng）建議客戶在不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當（dāng）去深入分析造成問題的實際原因（yīn），並通過合（hé）理有效的（de）方式解決