數控機床高速高精度機床加工問題分析

高速高（gāo）精度機床加工中，對機床各個環節的要求都很高，某一個環節（jiē）即便出現很小的紕漏，也可能導致機床發生振（zhèn）動，從（cóng）而在加工表麵出現各種振紋或影響（xiǎng）加工（gōng）精度（dù）。所以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需要嚴格確保所有關鍵環節（jiē）都達到要求。

通常，對（duì）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（jī）礎上，建議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀（dāo）具、CNC和伺服的角度，調查分析導致加工表麵缺陷的原因並采取相應措施（shī）。

1CHECK--機械

機械作為（wéi）機床的基（jī）礎，對加（jiā）工的影響毋庸置疑，機械設（shè）計和裝配精度可大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在（zài）模具加工調試時，應首先從機械側入手，分析機床特性，保證機械部分處在較（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（線軌，螺距，主軸轉速）

Ø  裝配精度

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

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

Ø  外圍振動（刀具振動、油冷機、風扇（shàn）等）

振動排查例：

•排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來（lái）自外部（bù）設（shè）備的振（zhèn）動

通過調整主軸動平衡或控製外部設備（風扇電機（jī）等）的振動（dòng）來減小主軸振（zhèn）動（dòng）。

• 如何測量振動

- 使（shǐ）用動平衡（héng）儀器測量主軸

- 使用千分表測量檢棒

通常，主（zhǔ）軸共振（zhèn）點也可（kě）通過觸覺和聽覺明顯感知！

•伺服軸機械（xiè）剛性

- 當加工點的指令跟隨性（xìng）和抑製外力（lì）幹擾的性能比較低時

- 提高機械剛性和速度增益，速度（dù）增益能設定（dìng）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（yòng）明顯，因此，檢查程序是（shì）否合理，是模具調試中需（xū）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參數分析

程序分析

Ø  重點CAM參數控製

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

依據CAD模型（xíng）生成的程（chéng）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（xiàn）段長（zhǎng）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（xiǎng）加工效率，預讀程序段越多，小線段程序（xù）的最大進給速度提高的可能性越大。因此可以實現高速加工，但（dàn）同時需要使用與（yǔ）進給速度相匹（pǐ）配的主軸轉速。

3. 步距--兩個切（qiē）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（lùn）值)，步距減小（xiǎo），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餘（yú）高度(表麵粗糙度（dù）理（lǐ）論值)如果行距減小，表麵粗糙度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序分析

使用程序模擬軟件對NC程序進行合理性（xìng）分析，是否存在“垃圾點”。垃圾（jī）點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。

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

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

3CHECK—工藝

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

工藝方麵重點關（guān）注的幾項為：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提高轉速以（yǐ）提高表麵光潔度）

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

Ø  切削深度（精（jīng）加工盡量減小餘量(約50u左右)，提高光潔度，同時（shí）保證刀具壽命）

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

• 主軸轉速和進給（gěi）速度

通過主軸轉速、進給速（sù）度、刀具齒數來計（jì）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（liàng）減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的介（jiè）質，選（xuǎn）擇是否合適對（duì）模具加工質量存在很（hěn）大影（yǐng）響。主要從（cóng）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（yòng）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，選擇HSK刀（dāo）柄，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

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

Ø  係統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標（biāo）準參數導入）

Ø  前述步驟（zhòu）無法改善加工（gōng）質量則需進行AICC參（cān）數微調

6CHECK—伺服

伺服方麵（miàn），主要是借助Servo Guide進行機（jī）床（chuáng）優化，提高伺（sì）服係統剛性，減少加工誤差。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（qǐ））

Ø  速度環（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精（jīng）度機床加工問題的調試時非常複雜的，其（qí）原因就在於（yú）可能導致問題的原因非常之多，上文敘述的（de）六個因素是（shì）影（yǐng）響加（jiā）工質量的主要原因，但也（yě）並非全部，其他諸如外部環境（jìng）等也是需要考慮的因素。

在平常的加（jiā）工調試（shì）中，很多人會優先修改參數（shù），認（rèn）為這是最簡（jiǎn）單方便的做法。但事實上這種方（fāng）法並不值得（dé）推（tuī）薦，頻（pín）繁的修改參數以應對不（bú）同的（de）加工問題，雖然有些（xiē）時候可以對（duì）當前問題（tí）有所改善，但長期而言不利於機（jī）床製造廠商的產品標準（zhǔn）化和模（mó）塊化，也不利於成熟穩（wěn）定的產品生產品質管理體係的（de）建立。所以我們通常建議客（kè）戶在（zài）不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當去深入分析造成問題的實際原因，並通（tōng）過合理有效的方式解決