數控機床高速高（gāo）精度機床加工問題分析

高速高精度機（jī）床加工中，對機床各個環節的要求都很高，某一個（gè）環節即便出現很小的紕漏，也可能導致機床發生振動，從而在加工表麵出現各種振紋或影響加工（gōng）精度。所以，在對加（jiā）工品質要求極高的機床加工中，需（xū）要嚴格確保所（suǒ）有關鍵環節都達到要求。

通常，對（duì）於機床加工質（zhì）量會產生較大影響（xiǎng）的有下圖中的六（liù）大因素（sù）。

遇到加工問題時，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（cóng）機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服（fú）的角度，調查分析導致加（jiā）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（jiā）工的（de）影響毋庸置疑，機械設計和裝配精度可大（dà）大降低對電氣側（cè）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，保證（zhèng）機械部（bù）分處在較佳的水平。

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（jiān）隙（線軌<5u，硬軌（guǐ）<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（děng）級（jí））

Ø  外圍（wéi）振動（dòng）（刀具振動、油冷機、風扇（shàn）等）

振動排查例（lì）：

•排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來（lái）自外部設備的振動

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

• 如何測量振動

- 使用動平衡儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢棒（bàng）

通（tōng）常，主軸共振點也可（kě）通過觸覺和聽（tīng）覺明顯感知！

•伺服（fú）軸（zhóu）機械剛性

- 當加工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（xiè）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率作用明顯，因此，檢查（chá）程序是否合理（lǐ），是模具調試中需要重視的內容。

程序方麵重點（diǎn）關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程（chéng）序分析

Ø  重點（diǎn）CAM參數控（kòng）製

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

依據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範圍減小公差，刀具路徑變得更平滑

（推（tuī）薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長（zhǎng）度--通常根據公差（chà）設定由CAM軟件（jiàn）自動確定。程序段長度直接影響加工效率，預讀程（chéng）序段越多，小線段程序的最大進給速度提（tí）高（gāo）的可能性越大。因此可以實現高速加工，但同時需要使用與進給（gěi）速度相匹配的（de）主軸轉速。

3. 步（bù）距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定了切削（xuē）後的殘餘高度(表麵粗糙度理論（lùn）值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但會延長加工（gōng）時間。

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

Ø  程序分析

使用程序模擬（nǐ）軟件對NC程序進行合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃（lā）圾點（diǎn）會（huì）造成加工表麵有震紋或凹坑（kēng）極小線段（duàn）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（ruǎn）件對加工程序分析，進行模擬仿真加工，驗證實際加工效果。

    如果程序仿真結果與實際加工（gōng）效果一致，就可以判（pàn）斷程序（xù）路徑不合理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用（yòng）於工件表（biǎo）麵的（de）執行方式，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是否合適，是確（què）保機床（chuáng）加工品質（zhì）的（de）一項重要內容。

工藝（yì）方麵重點關注的幾項為：

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

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

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

Ø  冷卻（選擇與加工（gōng）材料相匹配的（de）切削液，如鋁用切削液（yè），鋼用切削（xuē）油）

• 主（zhǔ）軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進（jìn）給（gěi）速度、刀（dāo）具齒數來（lái）計算每齒進給量，而每齒進給量必須設（shè）定為合（hé）適數值（如果每齒進給量減（jiǎn）小，表麵（miàn）粗糙度會好）

4CHECK—刀具（jù）

刀具作為模具加工的介質，選擇是否合適對模具加工質量存在很大影響。主要從以下幾方麵（miàn）確認（rèn）刀具：

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

Ø  刀具裝夾

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

5CHECK—CNC

CNC側對模具加工的影（yǐng）響，主要體現在係統功能和高速（sù）高精的相關參數，調試（shì）思路為：

Ø  係（xì）統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參（cān）數調整（由標準參數導入）

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

6CHECK—伺服（fú）

伺服方麵，主要是借（jiè）助（zhù）Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減（jiǎn）少加工誤差（chà）。伺服優化主（zhǔ）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+開啟）

Ø  速度環（huán）（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺（sì）服無振動（dòng））

7總結

高速高精度機床加工問（wèn）題的調試時非（fēi）常複雜的，其原因就在於可能導致問題的原因非常之多，上（shàng）文敘述的六個因素是影響（xiǎng）加（jiā）工質量的主要原因，但也並非全部，其他諸（zhū）如外部（bù）環境等也是需要考慮的因素。

在平常的加工（gōng）調試中，很多人會優先（xiān）修改參數（shù），認為這是最簡單（dān）方便（biàn）的做法。但事實上這種方（fāng）法並不值得推薦，頻繁（fán）的修改參（cān）數以應對不同的加工問題，雖（suī）然有些時候可以對當前問題有所改善，但長期而言不利於機床（chuáng）製造廠商的產品標準化和模塊化，也不利於成熟穩（wěn）定的產品生產品（pǐn）質管理體係的建立。所以我們通（tōng）常建（jiàn）議客戶在不斷優（yōu）化完善產品自身（shēn）參數的同時，遇到問題更應當去深入分析（xī）造（zào）成問題的（de）實際原因，並通過合理有效的方式解決