數控機床高速高精度機床加工問題分析

高（gāo）速高精度機床加工中（zhōng），對機床各個環節的要（yào）求都很高，某一（yī）個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（miàn）出現各種振紋或影響加工精度（dù）。所以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需要嚴格確（què）保（bǎo）所（suǒ）有關鍵環節都達到要求。

通常，對於（yú）機（jī）床加工質量會產生較大影（yǐng）響的（de）有下（xià）圖（tú）中的六大因素。

遇（yù）到加工問題時，在使用北（běi）京發那科推薦的標準加工參數（shù）基礎上，建議依次從機械、NC程序（xù）、加工工（gōng）藝、刀（dāo）具（jù）、CNC和伺服（fú）的角度，調查分析導致（zhì）加工表麵缺陷的原因並采取相（xiàng）應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床（chuáng）的（de）基礎（chǔ），對加工的影響毋（wú）庸置疑，機械設計（jì）和裝配精度可大大降低對（duì）電氣側調試的依賴，因此，在模具加工調試時，應首先從機械側（cè）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排查：

Ø  配置確認（線軌（guǐ），螺距（jù），主軸轉速）

Ø  裝配精度

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

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

Ø  外圍振動（刀（dāo）具振動、油冷機、風扇等）

振動排（pái）查例（lì）：

•排查（chá）主軸振動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動（dòng）平（píng）衡或控製外部設備（風扇電機等）的振（zhèn）動來減小主軸振動。

• 如何測（cè）量振動

- 使用動平衡儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主軸共振點也可通過觸覺和聽覺明顯感（gǎn）知！

•伺服（fú）軸機械剛性（xìng）

- 當加工點的指令跟隨性和抑（yì）製外力幹擾的（de）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（zuì）大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程（chéng）序作為模（mó）具（jù）成型（xíng）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（xù）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（xiàng）為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

Ø  重點CAM參（cān）數控製

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

依據CAD模型生成的（de）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

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度（dù）--通常根據（jù）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（xù）段越多，小線段程序的（de）最大進給速度提高的可能性越大。因此可以實（shí）現高速加工，但同時需要使用與進給（gěi）速度相匹（pǐ）配的主軸（zhóu）轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平（píng）距離（lí），決定了切削後的殘（cán）餘（yú）高度(表麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但會延長加工時間。

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

Ø  程序分析

使用程序模擬軟（ruǎn）件對NC程序進行合理性分析，是否存在（zài）“垃圾點”。垃圾點（diǎn）會造成加工表麵有震紋或（huò）凹（āo）坑極小線（xiàn）段導致加工效率低下。

    懷疑加（jiā）工程序存在垃圾點時，可以（yǐ）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實際（jì）加工效（xiào）果一致，就可（kě）以判斷程序路徑不合（hé）理，需要修（xiū）改（gǎi）走刀（dāo）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的執行（háng）方式，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝（yì）是否合適，是確保機床加工品質的一項重要（yào）內容。

工藝方麵重點關注的（de）幾項為（wéi）：

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

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

Ø  切削深度（dù）（精加工盡量（liàng）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（zé）與（yǔ）加工材料（liào）相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼用切（qiē）削油）

• 主軸轉速（sù）和進給速（sù）度

通過（guò）主軸轉速、進給（gěi）速度、刀具（jù）齒數來計算每齒進給量，而每齒進給量必須設定為合適數值（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

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

Ø  刀具材（cái）質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀（dāo）具係統）

Ø  刀具（jù）裝夾（jiá）

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

5CHECK—CNC

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

Ø  係（xì）統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（zhěng）（由標準（zhǔn）參數導入）

Ø  前（qián）述（shù）步驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服

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

Ø  伺服參數初始化確認（確認電機初始化無誤）

Ø  電流環（確認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡（jìn）可能提高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振（zhèn）動）

7總結（jié）

高速高精度機床加工問題的調試（shì）時非常複雜的（de），其原因就在於可能導致問題的原因非常之多，上文敘述的六個因素是影響加工質（zhì）量的主要原因，但（dàn）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（jiā）工調試中，很多人會（huì）優先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但事實上這（zhè）種方法並不值得推薦，頻繁的修改參數以應對不同的加工問題，雖然有些時候可以對當（dāng）前問題有所改（gǎi）善（shàn），但長期（qī）而言不利於機床製造廠商的產品標準（zhǔn）化和模（mó）塊化，也不利於成熟穩定的產品生產品質管理體係的建立（lì）。所以我（wǒ）們通常（cháng）建議客（kè）戶在不斷優化完善產（chǎn）品自身參數的同時，遇到問題更應當去深入（rù）分析造成問（wèn）題的實際原因，並通過合理有效的方式解決