​數控機床高（gāo）速高精度機床加工問題分析

高（gāo）速高精（jīng）度機床加工中，對機床各個（gè）環節（jiē）的要求都很高，某一個環節即便出現很小的紕（pī）漏，也可能導（dǎo）致機床發生振（zhèn）動，從而在加工表麵（miàn）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工中，需（xū）要嚴格確保（bǎo）所（suǒ）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有下圖中的六大因素。

遇到加工問題時，在使（shǐ）用北京發那科推薦的標準加工參數基礎上，建議依次從機械、NC程序、加（jiā）工工藝、刀具（jù）、CNC和伺服的角度（dù），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，對加工的影響毋庸（yōng）置疑，機械（xiè）設計和裝配精度（dù）可大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在模具加工（gōng）調（diào）試時，應首先從機械側入手，分析機床特性，保證機械部分處（chù）在較佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項內容排查：

?  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

?  裝配精度

  （重點指標：Z軸反（fǎn）向間隙（線軌<5u，硬軌（guǐ）<10u），各軸重（chóng）複定位精度<10u）

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

?  外圍振動（刀具振動、油冷機、風扇等）

振動排查例：

?排查主軸振動（dòng）

- 主軸動平（píng）衡

- 來自外部設備的振動

通過調（diào）整（zhěng）主軸動平衡或控製外部設（shè）備（風扇電機等）的振動來減小主軸振動。

? 如何測量振動

- 使用動平（píng）衡儀器測量主軸

- 使用千（qiān）分表測量檢棒

通常，主軸共振（zhèn）點也可通過觸覺和（hé）聽覺明顯（xiǎn）感知！

?伺（sì）服軸機械剛性

- 當加（jiā）工點的（de）指令跟隨性和抑製外力幹擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速（sù）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（xù）

NC程序作（zuò）為模具成型的基礎，對加工表麵質量和加工效率作用明（míng）顯，因此，檢查程（chéng）序是否（fǒu）合理，是模具調試中需要重視的內容。

程序方麵重點關（guān）注的幾項為：

CAM軟（ruǎn）件選擇

重要CAM參數分析

程序分（fèn）析

?  重點CAM參（cān）數控製

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

依據CAD模（mó）型生成的程序指令點，確保每（měi）條小線段都不會超出公差範圍減小公差，刀具路徑變得更（gèng）平（píng）滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段（duàn）長度--通常根據公差設定由（yóu）CAM軟件自動確定。程序段長度直接影響加工效率，預（yù）讀程序（xù）段越多，小線段程序的最大進給速度提高的（de）可能（néng）性越（yuè）大。因此（cǐ）可以實（shí）現高速（sù）加工，但同時需要使用與進給速度相匹配的主軸（zhóu）轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間（jiān）的水平距離，決（jué）定（dìng）了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論（lùn）值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但會延長加工時間。

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

?  程序分析

使用（yòng）程序模擬軟件對NC程序進行（háng）合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成（chéng）加工（gōng）表麵有震紋或（huò）凹坑極小線（xiàn）段導致加工效率低下。

    懷疑加（jiā）工程序存在垃圾點時，可以使用軟件對（duì）加工程序（xù）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（guǒ）與實際（jì）加工效果一（yī）致，就可（kě）以判斷程序路徑不合理，需要修改走刀（dāo）路徑（jìng）（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接（jiē）作用於工件（jiàn）表（biǎo）麵的執行方式，直接（jiē）決（jué）定加工表麵質量和效率。因此，檢（jiǎn）查工藝是（shì）否合適，是確保機床加工（gōng）品質的一項重要內容。

工藝方麵重點關注的幾項為：

?  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可（kě）能提高轉速以提高表麵光潔度）

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

?  切削（xuē）深度（精（jīng）加工盡量減小餘量(約50u左右)，提高光潔（jié）度（dù），同時保證刀具壽命）

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

? 主軸轉速和進給（gěi）速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而每齒進給量（liàng）必須設（shè）定為合適數（shù）值（如果每齒進（jìn）給量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

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。主要從以下幾方麵確認刀具：

?  刀（dāo）具材質（見下頁）

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用（yòng）HSK 真空刀具係統）

?  刀具裝夾

（低速加（jiā）工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高（gāo）速加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱脹（zhàng）刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側對模具加工的影響（xiǎng），主（zhǔ）要（yào）體現（xiàn）在係統功能和高速高精（jīng）的相關參數，調試思路為：

?  係統功能確認（rèn）（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

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（gōng）誤差。伺服優化主要包含（hán）：

?  伺服（fú）參數（shù）初（chū）始化確認（rèn）（確（què）認電機初始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡（jìn）可能提高伺服增益）

?  濾波器（確認（rèn）伺服無振動）

7總結

高速高精度機床加工問題的調試（shì）時非常（cháng）複雜的，其原（yuán）因就在於可能導致問題的原因非常之多，上（shàng）文敘（xù）述的六個因素是影響加工質量的主要（yào）原因，但也並非全部，其他諸如外部（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（huì）優先修改參數，認為這是最簡單方（fāng）便的做法（fǎ）。但事實上這種方法並不（bú）值（zhí）得（dé）推薦，頻繁（fán）的修改參數以應對不同的加工問題，雖然有些時候（hòu）可以對當前（qián）問題有所改（gǎi）善，但長期（qī）而言不利於機床製造廠商的（de）產品標（biāo）準化（huà）和模塊化，也不利於成熟穩定（dìng）的產品生產品（pǐn）質管理體係的（de）建立。所以我們通常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（yīng）當去深入分析造成問題（tí）的實際原（yuán）因，並通過合理有效的方式解決