​數控機床高速（sù）高精度機床（chuáng）加工問題分析（xī）

高速（sù）高（gāo）精度機床加工中，對機床各個環節的要求都很（hěn）高，某一個環（huán）節即便出現很（hěn）小的（de）紕漏，也（yě）可能導致機床發生振動，從而在加工表（biǎo）麵出（chū）現各種振紋或影響加工（gōng）精（jīng）度。所以，在對（duì）加工品質要求（qiú）極高的機床加工中，需（xū）要嚴格確保所有關鍵環節都達到要（yào）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（liù）大因素。

遇到加工問題時，在（zài）使用北京發那科推薦的標準加工參數基（jī）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（chá）分析導致加工表麵缺陷的原因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機（jī）床的基（jī）礎（chǔ），對加工的影響毋庸置疑，機械設計和裝（zhuāng）配精度可大大降低對電氣側調（diào）試的依賴，因此（cǐ），在模具加工調試時，應（yīng）首先從機（jī）械側入手，分析機床（chuáng）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：

?  配（pèi）置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

?  裝配精度

  （重點指標：Z軸（zhóu）反（fǎn）向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

?  主軸振動（15000rpm及以上主（zhǔ）軸V1振（zhèn）動等級，15000rpm以（yǐ）下V3等級（jí））

?  外圍振動（刀具（jù）振動（dòng）、油冷機、風扇等）

振動排查例：

?排（pái）查主軸振動（dòng）

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動（dòng）

通過調整主軸動平衡或控製外部設備（風扇電機等）的振動來減小（xiǎo）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

通常，主軸共振（zhèn）點也可通過觸覺（jiào）和（hé）聽覺明（míng）顯感知！

?伺服軸機械剛性

- 當加（jiā）工點的指令跟隨性和抑製外力幹擾的性能比較（jiào）低時

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

2CHECK—NC程序

NC程序作為模（mó）具成型（xíng）的基礎，對加（jiā）工表麵（miàn）質量和（hé）加工效率作用明顯，因此，檢查程序是否合理，是模具（jù）調試中需要重視的內容。

程序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟（ruǎn）件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

?  重點CAM參（cān）數控製

1. 程序（xù）公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差可提高（gāo）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（xiǎo）公差，刀（dāo）具路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度（dù）--通常根據公差設定由CAM軟件自動確（què）定。程序段長度直接影響加工效率（lǜ），預讀程序段越多，小線（xiàn）段程序的最大進給（gěi）速度提高的（de）可能性（xìng）越大。因此可以實（shí）現高速加工（gōng），但同時需要使用與進給（gěi）速度相匹配的主軸轉（zhuǎn）速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理（lǐ）論值)，步距（jù）減小，表（biǎo）麵粗糙度會變好，但會延長（zhǎng）加工時間。

    步距決定了切削（xuē）後的殘餘高度(表麵粗糙（cāo）度理論值)如果（guǒ）行距減小，表麵粗糙度會變（biàn）好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑（jìng））

?  程序分析

使用程序模擬軟件對NC程序進行合理性分（fèn）析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有（yǒu）震紋或凹（āo）坑極小線段導致加工效率低（dī）下。

    懷疑加工程序存在（zài）垃圾點（diǎn）時，可以使用軟件對加工程序分析，進行模擬仿真加工，驗證實際加工效果。

    如果程序（xù）仿（fǎng）真結果與實際加工效果一致（zhì），就可以判斷（duàn）程序路徑（jìng）不合理，需（xū）要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝（yì）

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

工藝方麵重點關注的幾項（xiàng）為（wéi）：

?  主軸（zhóu）轉速（避開主軸（zhóu）共振點，盡可能提（tí）高轉（zhuǎn）速（sù）以提高表麵光潔度）

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

?  切削深度（精加工盡量減小（xiǎo）餘量(約50u左右)，提（tí）高光潔（jié）度，同時保證（zhèng）刀具壽命）

?  冷卻（選擇與加工材料相（xiàng）匹配的切削液，如（rú）鋁用切削液，鋼（gāng）用切削油）

? 主軸轉速和進給速度（dù）

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

4CHECK—刀具

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

?  刀具材質（見下頁）

?  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（gōng），采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加工（gōng），選擇HSK刀柄，液（yè）壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

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

?  係統功（gōng）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（zhòu）無法改善（shàn）加工質量則需（xū）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（fú）係統剛性，減少加工誤差。伺服優（yōu）化主要包含：

?  伺服參數初始化確認（確認電機（jī）初始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡可能提高伺服（fú）增益）

?  濾波（bō）器（確認伺服無振動）

7總結

高速高（gāo）精度機床加工問題的調試時非常複雜的，其原因就在於（yú）可能導致問題的（de）原因非常之多，上文敘述的六個因素是影響加工質量的主要原因（yīn），但也並非全部，其他諸如外部環境等也是需（xū）要考慮的（de）因素。

在平常的加（jiā）工調（diào）試（shì）中，很多人會優先修改（gǎi）參數，認為這是最簡單方便的做法。但事實（shí）上這種方法並（bìng）不值得推薦，頻繁的修改參數以應對不同的加工問題，雖然（rán）有些時（shí）候（hòu）可以對當前問題有所改善，但長期而言不利於機床製造廠商的產品標準化和模塊化，也不利於成熟穩（wěn）定的（de）產品生（shēng）產品（pǐn）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自身參數（shù）的同時（shí），遇到問題更應當去深入分（fèn）析造成問題的實際原因，並通過合理有效的（de）方式解決