​數控機床高（gāo）速高精度機床（chuáng）加（jiā）工問題分析（xī）

高（gāo）速高精（jīng）度機床（chuáng）加工中，對機床各個（gè）環節的要求都很高，某一個環節（jiē）即便出現很小的紕漏，也（yě）可能導致機床（chuáng）發生振動，從而在加工表麵出現各（gè）種振紋或影響加工精度。所以，在對加（jiā）工品質要求極高的機床加工（gōng）中，需要嚴格確保所有關鍵環節都達到要求。

通常，對於機床加工質量會產生較大影響的（de）有下圖中的（de）六大因素。

遇到加工（gōng）問題時，在使用北京發那科推薦的標（biāo）準加工參數基礎上，建議依次從機（jī）械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分析（xī）導致加工表麵缺（quē）陷的（de）原因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工（gōng）的影響（xiǎng）毋庸置疑，機（jī）械設計和裝（zhuāng）配精度（dù）可大大降低對電氣側調試的依賴，因（yīn）此，在模具（jù）加（jiā）工調試時，應首（shǒu）先從機械側入手，分析機床特性，保證機械部分處在較佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項內容（róng）排查：

?  配置確認（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（xiàn）軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

?  主軸振動（15000rpm及以上主軸V1振動等級，15000rpm以下V3等級）

?  外圍振動（刀具振動、油冷（lěng）機、風扇等）

振動排（pái）查（chá）例：

?排查主軸振動

- 主軸動平（píng）衡

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動平（píng）衡或控製外部設（shè）備（bèi）（風扇電（diàn）機等）的振動來（lái）減小主軸（zhóu）振動。

? 如何測量振動

- 使用動（dòng）平（píng）衡儀器測量主（zhǔ）軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主軸共（gòng）振點也可通過觸（chù）覺和（hé）聽覺明顯感知！

?伺（sì）服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟隨性和（hé）抑製（zhì）外力幹擾的性能比較低時

- 提（tí）高（gāo）機械剛性和速度增益，速度增益能（néng）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，檢查程序是否合理，是模具調試中需要重視的內容（róng）。

程（chéng）序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

?  重點CAM參數控製

1. 程序（xù）公差--FANUC推薦公差為1um，減小公（gōng）差可提高加（jiā）工表麵質量；

依據CAD模（mó）型生成的程序指令點，確（què）保每條小線段都不（bú）會超出公差範圍（wéi）減（jiǎn）小公差，刀具路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由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（yuè）多，小線段程序（xù）的最（zuì）大進（jìn）給速度提高的可能性越大。因此可以實現高速加工，但同時需要使用與進給速度相匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩個（gè）切削路徑之（zhī）間的水（shuǐ）平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗糙度會（huì）變好，但會延長加工時間。

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

?  程序分析

使用程序模擬（nǐ）軟件對NC程序進（jìn）行合理性分析，是否存在“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（dī）下。

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

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

3CHECK—工藝

工藝作（zuò）為直接作用於工（gōng）件表麵的執行（háng）方式，直（zhí）接（jiē）決定加工表麵質量和（hé）效率。因此，檢查工藝是否合（hé）適，是確保機（jī）床加工品質的一項重要內（nèi）容。

工藝方麵重點關注的幾項為：

?  主軸轉速（避開主（zhǔ）軸共振（zhèn）點，盡可能提高轉速以提高表麵光（guāng）潔度）

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

?  切削深度（精加工盡量減小餘量(約50u左右)，提高光潔（jié）度，同時（shí）保證刀具（jù）壽命）

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

? 主軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而（ér）每齒進給量必須設定為合適數值（如果（guǒ）每齒進給量減小（xiǎo），表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具（jù）

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

?  刀具材（cái）質（見（jiàn）下頁（yè））

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

?  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（bǐng），液壓（yā）或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

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

?  係統功能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數調整（由標準參數導入）

?  前述步驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服（fú）

伺服方麵，主要是借助Servo Guide進行機（jī）床優化（huà），提（tí）高伺服係統剛（gāng）性，減少加工誤（wù）差。伺服（fú）優化（huà）主要包含：

?  伺服參數（shù）初始（shǐ）化確認（確認電機初始（shǐ）化無（wú）誤（wù））

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡可（kě）能（néng）提高（gāo）伺服增益）

?  濾波器（qì）（確認伺服（fú）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，其原因就在於可能導致問（wèn）題的原因非常之（zhī）多，上文敘述的六個因素是影響加工質量的（de）主要原因，但（dàn）也並非全部，其他諸如外部環境等也是（shì）需要考慮的（de）因（yīn）素。

在（zài）平常的加工（gōng）調試中，很多人會優先修改參數，認為這是最簡（jiǎn）單方便的（de）做法。但（dàn）事實上這種方法（fǎ）並不值得推薦，頻繁的（de）修改參數以應對不同的加工問題，雖然有些（xiē）時候可以對當前問題（tí）有所改善，但長期而言不利於機床製造廠商的產品（pǐn）標準化和模塊化，也不利於成熟（shú）穩定的（de）產（chǎn）品（pǐn）生產品質管理體係的建立。所以我們（men）通常建議（yì）客戶（hù）在不斷優化完善產品自身（shēn）參（cān）數的（de）同時，遇到問題（tí）更應（yīng）當去深入分（fèn）析造成問題的實際原因（yīn），並通過合理有效（xiào）的方式解決