數控機床高速高精度機床加（jiā）工問題分析（xī）

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

通常，對於機床加工質量會產生較大（dà）影響（xiǎng）的有下圖中（zhōng）的六大（dà）因素（sù）。

遇到加工問題時，在使用北京發那科推薦的標準加（jiā）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和伺服的角（jiǎo）度（dù），調查分析導致加工表麵缺陷（xiàn）的原因並采取相應措施。

1CHECK--機械（xiè）

機（jī）械作為機床的基（jī）礎，對加工的影響毋庸置疑，機械設計（jì）和裝配精度可大大降低對電氣側調（diào）試（shì）的依賴，因（yīn）此，在模具加工（gōng）調試時，應首先從機械側入（rù）手，分析機床特性，保證機械（xiè）部（bù）分處在較（jiào）佳的水平。

機械方麵主（zhǔ）要從以下幾項內容排查：

Ø  配置確認（rèn）（線軌（guǐ），螺（luó）距，主軸轉速）

Ø  裝配精度

  （重點指標：Z軸反向間隙（線（xiàn）軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

Ø  主軸振動（15000rpm及以（yǐ）上主軸V1振動等級，15000rpm以下V3等級（jí））

Ø  外圍振動（刀具振動、油冷（lěng）機、風扇等）

振動（dòng）排查例：

•排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來自外部（bù）設備的振（zhèn）動

通過調整主軸動平衡或控製外部設備（bèi）（風扇電（diàn）機等）的振動來（lái）減小主（zhǔ）軸振動。

• 如何測量振動

- 使用（yòng）動平衡儀器（qì）測量主軸

- 使用千分表測（cè）量檢棒

通常，主軸共振點也可通過觸（chù）覺和聽覺明顯感知（zhī）！

•伺服軸機械剛性

- 當（dāng）加工點的指令跟隨性和抑製外力幹擾的性（xìng）能比（bǐ）較低時

- 提高機械剛性和速度增益，速度（dù）增益能設定的最大值取決於機械剛（gāng）性

2CHECK—NC程（chéng）序

NC程序作為模具成型的基礎，對（duì）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。

程序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數（shù）分析

程序分析

Ø  重點CAM參數控製（zhì）

1. 程序公差--FANUC推薦公差為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（què）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--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（chéng）序段越多，小線段程序（xù）的最大進給速（sù）度提高的可（kě）能性越大。因此可以實現高（gāo）速加工（gōng），但同時需要使用（yòng）與進給速度相匹配的主（zhǔ）軸轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的（de）水平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度（dù）理論值)，步距減（jiǎn）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（biǎo）麵粗糙度理論值)如果行距減（jiǎn）小（xiǎo），表麵粗糙度（dù）會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序分析

使用程（chéng）序模擬軟件對NC程序進行合理性分析，是（shì）否存在“垃（lā）圾點”。垃圾點會造成加（jiā）工表麵有（yǒu）震紋或凹坑極小線段導致加工效率低下。

    懷疑加工（gōng）程序（xù）存在垃圾點時，可以使（shǐ）用軟件對（duì）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效果（guǒ）一致，就可以判斷程序路徑不合理，需要修（xiū）改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用於工（gōng）件表麵的執行方式，直接（jiē）決定加工表麵質量和效率。因此，檢查（chá）工藝是否合適，是確保機（jī）床加（jiā）工（gōng）品質的一項重要內容。

工藝方麵重點關（guān）注的幾項為：

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

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

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

Ø  冷（lěng）卻（選擇（zé）與加（jiā）工材料相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼用切削油）

• 主軸轉（zhuǎn）速和進給速度

通過主軸（zhóu）轉速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而每齒進給量必須（xū）設定為合適數值（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（jù）加工的介質，選擇是否（fǒu）合適對模具加工質量存在很大（dà）影響。主要從以下幾方麵確（què）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 真空刀具係統）

Ø  刀具裝夾

（低速加工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加工，選（xuǎn）擇HSK刀柄，液（yè）壓或（huò）熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側（cè）對模具加工的影響，主要體現在（zài）係統功能和（hé）高速高精的相關參數，調試思路為：

Ø  係統功（gōng）能確認（rèn）（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準參數導入）

Ø  前述步（bù）驟無（wú）法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺服（fú）

伺服方（fāng）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（jiā）工誤差。伺服優（yōu）化主要包含：

Ø  伺服參數初始（shǐ）化確認（確認電機初始化無誤）

Ø  電流環（確認HRV3+開啟（qǐ））

Ø  速（sù）度環（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高（gāo）速（sù）高精度機床加工（gōng）問題（tí）的（de）調試時非常複雜的，其原因（yīn）就在於可能導致問題的原（yuán）因非常之多，上文敘（xù）述的六個因素是影響加工質量的主要原因，但也並非全（quán）部，其（qí）他諸（zhū）如外部環境等也是需要考慮的因素。

在（zài）平常的加工調試中，很多（duō）人會優先修改參數，認為這是最簡單方便的做法。但事實上這種方（fāng）法並不值得推薦，頻繁的（de）修改參數以應對不同的（de）加工問題，雖然有些時候可（kě）以對當前（qián）問題有所改善，但長期而言不利（lì）於機床（chuáng）製造廠商的產品標（biāo）準化（huà）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在不斷優化完善產品（pǐn）自身參數的（de）同（tóng）時，遇到問題更應當去深入分析造成問題的實際原因，並通（tōng）過合理有效的（de）方式（shì）解決