​數控機床高速高精度機床（chuáng）加工問題分析

高速高精度機床（chuáng）加工中，對機床（chuáng）各個（gè）環節的要求都很高，某一個環節即便（biàn）出現很小的（de）紕漏，也可能導（dǎo）致機床發生振動，從而在加工表麵出現（xiàn）各種振紋或影響加工精度。所以，在對加工品質要求極高的（de）機床加工中（zhōng），需要嚴格確（què）保所有關鍵環節都（dōu）達到要求。

通常，對（duì）於機床加工質量會產生較（jiào）大影響的有下圖中的六大因素。

遇到加工問題時（shí），在使用北京發那科推薦的（de）標準加工參數基礎上，建議依次從機械、NC程序（xù）、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角（jiǎo）度，調查分析（xī）導致加工表麵缺陷的原因並采取相（xiàng）應（yīng）措施。

1CHECK--機械

機械作為機（jī）床的基礎，對加工的影響毋庸置疑，機械設計和裝配精度可大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在模具加工調試時（shí），應首（shǒu）先從機械側入手，分析機（jī）床特（tè）性，保（bǎo）證機械（xiè）部分處在較佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項內容排查：

?  配置確（què）認（線軌，螺距，主軸轉速）

?  裝配精度

  （重點（diǎn）指標：Z軸反向間隙（線軌<5u，硬（yìng）軌<10u），各軸重複定位精度<10u）

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

?  外圍振動（刀具振動、油冷機、風扇等（děng））

振動排查例：

?排查主軸振（zhèn）動

- 主軸動（dòng）平衡

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動平衡或控製外部設備（風扇電機等）的振動來減小主軸振動。

? 如何測量（liàng）振動

- 使用動平衡儀器測量主軸（zhóu）

- 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（míng）顯感知！

?伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令跟隨性和抑製外力幹擾的性能比較低時

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

2CHECK—NC程（chéng）序

NC程序作（zuò）為（wéi）模具成型（xíng）的基礎，對（duì）加工表麵（miàn）質量和加工效率（lǜ）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（de）內容。

程序方麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重要（yào）CAM參數分析

程序分析

?  重點CAM參數控製

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（yī）據CAD模型生（shēng）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公差，刀具路徑變得更平滑

（推薦的公（gōng）差 = 1μm）

 2. 線段長度--通（tōng）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（xiào）率，預（yù）讀（dú）程序段越多，小線（xiàn）段程序的最大進給速度提高的可能（néng）性越大。因此可以實（shí）現高（gāo）速加工，但同時需（xū）要使用與進給速度相（xiàng）匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩個（gè）切削（xuē）路徑之間的水平距離，決定了切削後的殘餘（yú）高度(表麵粗糙度理（lǐ）論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好（hǎo），但會延長加工時間。

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

?  程（chéng）序分析

使用程序（xù）模擬（nǐ）軟件對NC程序進行合理性分析，是否存在“垃圾點”。垃圾點會造成（chéng）加工表麵有震紋或凹坑極小線段導致加工效率低下。

    懷疑加工程序存在垃圾點時，可以使用軟件對加（jiā）工程序分析，進行模擬仿真加（jiā）工，驗（yàn）證實際加工效果。

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

3CHECK—工（gōng）藝

工藝作為直接作（zuò）用於（yú）工件表麵的執行（háng）方式，直接決定加工表麵質量和效（xiào）率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機（jī）床加工品質的一項（xiàng）重要內容。

工藝方（fāng）麵重點關注的幾項為（wéi）：

?  主軸轉速（避開主（zhǔ）軸共（gòng）振點，盡可能提高轉速以提高表麵光（guāng）潔度（dù））

?  進給速度（選擇適當的進給（gěi）速度（F:S≈1:4），保證（zhèng）加工質量的前提下（xià）提高（gāo）效率（lǜ））

?  切削深度（精加工盡量減小餘量（liàng）(約50u左右)，提高光潔度，同（tóng）時保證刀具壽命）

?  冷卻（選擇與（yǔ）加工材料相匹配（pèi）的切削液，如鋁用切削液，鋼用切削油）

? 主（zhǔ）軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進給（gěi）速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而每齒（chǐ）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（hǎo））

4CHECK—刀具

刀具作為模（mó）具加工（gōng）的介質，選擇是否合適對（duì）模具加工質量存在很大影響。主要（yào）從以下幾方（fāng）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（jù）裝夾（jiá）

（低速加工，采用BT刀（dāo）柄，液壓（yā）夾（jiá）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，主要體現在係統功能和高速高（gāo）精的相關參數（shù），調試思路（lù）為：

?  係統功能確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數調整（由標準參數導入）

?  前述步驟（zhòu）無法改善加（jiā）工質量則需進行AICC參數（shù）微調

6CHECK—伺服

伺服方麵，主要是借（jiè）助Servo Guide進行機床（chuáng）優化，提高伺服係統剛性，減（jiǎn）少加工（gōng）誤差。伺服優化主要包含：

?  伺服參數初始化確認（確（què）認電（diàn）機初（chū）始化無誤）

?  電流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡可能（néng）提高（gāo）伺服增益）

?  濾波器（確認伺服（fú）無振（zhèn）動）

7總結

高速高精度機床加工問題的調（diào）試時非常複雜的，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量的（de）主要原因，但也並非全部（bù），其他諸（zhū）如外部環境等也（yě）是需要考慮的因素。

在平常的加工調試中，很多人會優先（xiān）修改參數，認為這是最簡單（dān）方便的做法。但事實上這種方法並不（bú）值得推薦，頻（pín）繁的修改參數以應（yīng）對（duì）不同的加工問題，雖然有些（xiē）時候可以對（duì）當前問題有所改善，但長期而言不利於機床製造（zào）廠商的產品標準化和模塊化，也（yě）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（men）通常建議客戶在（zài）不斷優化完善產品自身參（cān）數的同時，遇到問題更應當去深入分析造（zào）成問題的實際原因，並通過合理有效的方式解（jiě）決（jué）