​數控（kòng）機床高速高精度機床加工問題分析

高速高精度機床加工中，對機床各個環節的要求都很高，某一個環節即便出現很小的紕漏，也可能導（dǎo）致（zhì）機床（chuáng）發生振（zhèn）動，從而在加工表麵出現（xiàn）各種振紋或影響加工精度。所以，在對加工品（pǐn）質要求極高的機床加工（gōng）中，需要嚴格確保所有關（guān）鍵環節都達到要求（qiú）。

通常，對於機床加工質量會產生較大影響的（de）有下圖中的（de）六大因素。

遇到加工問題時，在使用北京發那科推薦的標準加工參（cān）數基礎上，建議依次（cì）從機械、NC程序、加（jiā）工（gōng）工藝、刀具、CNC和伺服的（de）角度，調查分析導致加工表麵缺陷的原因並采取（qǔ）相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床（chuáng）的基礎，對加工的（de）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試的依賴，因（yīn）此，在模具加工調試時，應首先從機械側入手，分析機床特性，保證（zhèng）機械部分處（chù）在較佳的水平。

機械方（fāng）麵主要從以下幾（jǐ）項內容排查：

?  配置（zhì）確認（線軌，螺距，主軸轉速）

?  裝配精（jīng）度

  （重點指標：Z軸反向（xiàng）間隙（線軌<5u，硬軌（guǐ）<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（刀具（jù）振動、油冷機、風扇（shàn）等）

振動排查例：

?排查主軸振（zhèn）動

- 主軸動平（píng）衡

- 來自外部設備的振動

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

? 如（rú）何測量振動

- 使用動平衡（héng）儀器測量主（zhǔ）軸

- 使用千分表測量檢棒（bàng）

通常，主軸共振點也可通過觸覺和聽覺（jiào）明顯感知！

?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（gàn）擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速度增益，速度增益能設定的最大值取決（jué）於（yú）機械剛性

2CHECK—NC程序

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

程序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分（fèn）析

?  重點CAM參數控製

1. 程（chéng）序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差可提高加（jiā）工表麵（miàn）質量；

依據CAD模型生成的程序指令點（diǎn），確保每條小線段都不會超出公差範圍減小公差，刀（dāo）具路徑變得更（gèng）平滑

（推薦的公差（chà） = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由CAM軟件自動確定。程（chéng）序段長度直接影響加工效率，預讀程序段越多，小（xiǎo）線段程序的最大進（jìn）給速度提高的可能性（xìng）越大。因此可以實現高速加工，但（dàn）同時需要使用與（yǔ）進給速度相匹配的主軸（zhóu）轉速。

3. 步（bù）距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)，步（bù）距（jù）減小，表麵粗糙度會變（biàn）好，但（dàn）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（dù）理（lǐ）論值)如果行距減小，表麵粗（cū）糙度會變好。（步距推（tuī）薦值：P=0.02*刀具直（zhí）徑）

?  程序分析（xī）

使用程序模擬軟件對（duì）NC程序進行（háng）合理性分析，是否存（cún）在“垃圾點”。垃圾點（diǎn）會造成加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致加工效率低下。

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

    如果程序仿真結果與（yǔ）實際（jì）加工效果一致，就可以判斷程序路徑不合理（lǐ），需要修改走（zǒu）刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用於工件表麵（miàn）的執行方式，直接決定加工表麵質量和效率（lǜ）。因此，檢（jiǎn）查工藝是否合適，是確保機床加工品質的一項（xiàng）重要內容。

工藝方麵重點關注的幾項為：

?  主軸轉速（避開主（zhǔ）軸共（gòng）振（zhèn）點，盡可能提高轉（zhuǎn）速以提高（gāo）表麵（miàn）光潔度）

?  進給速度（選（xuǎn）擇（zé）適當的進給速度（F:S≈1:4），保證加工質量的前提下提高效率（lǜ））

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

?  冷卻（選擇與加工材料相匹配的切削液，如鋁用（yòng）切削液，鋼用切削油）

? 主軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進給速度、刀（dāo）具齒數來計算每齒進給量，而每（měi）齒進給量必須設定為合（hé）適數值（zhí）（如果（guǒ）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（de）介質，選（xuǎn）擇是否合適對模具加（jiā）工質（zhì）量存在很大影響。主要從以下幾（jǐ）方麵確認刀具：

?  刀具材質（見下頁）

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空（kōng）刀具係統）

?  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（cè）對（duì）模（mó）具加工的（de）影（yǐng）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：

?  係統功（gōng）能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數調整（由標準（zhǔn）參（cān）數導入（rù））

?  前述步驟無（wú）法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

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

?  伺服參數（shù）初始化確認（確認電機初始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度（dù）環（盡可能提高（gāo）伺服增益）

?  濾波器（qì）（確認伺服無振動）

7總（zǒng）結

高速高精度機床加工問題的調試時非常複雜的（de），其原因就在於（yú）可能導致問題的原因非常之多（duō），上文敘述的六個（gè）因素是影響加工質量的主要原（yuán）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），很多人會優先修改參數，認為這是最簡單方（fāng）便的做法。但事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的修改參（cān）數以應對不（bú）同的加工問題（tí），雖（suī）然有些時候可以對當前問題有所改善，但長期（qī）而言不利（lì）於機床製造廠商的產品標準化和模塊化，也不利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（hù）在不斷優化完（wán）善產品自身（shēn）參（cān）數（shù）的同時，遇到問題（tí）更應當去深入（rù）分析造成問題的實際原因，並通過合理有（yǒu）效的方式解決