​數控機床高速高精度機床加工問（wèn）題分析

高速（sù）高精度機床加工（gōng）中，對機（jī）床各個（gè）環節的要求都很高，某（mǒu）一個環節即便出現很小的（de）紕漏，也可能導致機床發生振動（dòng），從而在加工表麵出現各種振紋或影響加工（gōng）精度（dù）。所以，在（zài）對加工品質要（yào）求極（jí）高的機床加工中，需要嚴（yán）格確保所有關鍵環節都達到要求。

通常，對（duì）於機床加工質量（liàng）會產生（shēng）較大影響的（de）有下圖中（zhōng）的六大因素。

遇到加工問題時，在使用北京發那科推薦的標準加工參數基礎上，建（jiàn）議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的（de）角度（dù），調查分析導致加工表麵缺陷的原因並（bìng）采（cǎi）取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床（chuáng）的基礎，對加工的影響毋庸置疑，機械（xiè）設計和裝配精度可大大降（jiàng）低對電氣側調試的依賴，因此，在模具加工調試時，應（yīng）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（jiā）的水平。

機械方麵主要從以（yǐ）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軸反向（xiàng）間隙（線軌<5u，硬（yìng）軌<10u），各軸重複定位（wèi）精度<10u）

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

?  外圍振動（刀具振動、油冷（lěng）機、風扇等）

振動排查例：

?排查主軸（zhóu）振動

- 主軸動平（píng）衡

- 來（lái）自外部設（shè）備的振（zhèn）動

通過調整主軸動平衡或控製外部設備（風扇電機等）的振動來減小主軸振動。

? 如何測量振動

- 使用動平衡儀器測量主軸

- 使用（yòng）千分表測（cè）量檢棒

通常（cháng），主軸共（gòng）振點也可（kě）通過觸覺和聽覺明顯感知！

?伺服軸機械剛性（xìng）

- 當加工（gōng）點（diǎn）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（zēng）益能（néng）設（shè）定的最大值取決於（yú）機械剛（gāng）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（gōng）效率（lǜ）作用明（míng）顯，因此，檢查程序是（shì）否合（hé）理，是（shì）模具調試中需要（yào）重視的內容。

程序方（fāng）麵重點關注的幾項為：

CAM軟件選擇

重（chóng）要CAM參數分析

程序分析

?  重（chóng）點CAM參數（shù）控製

1. 程序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差可提高（gāo）加工表麵質量；

依（yī）據CAD模型生成的程（chéng）序指令點，確（què）保每條小線段都不會超出公（gōng）差範圍減小公差，刀具路徑變得更平滑

（推薦的公差（chà） = 1μm）

 2. 線段長（zhǎng）度--通常根據公差設定（dìng）由CAM軟件（jiàn）自（zì）動（dòng）確定。程序段長度直接影響加（jiā）工效率，預讀程序段（duàn）越多，小線段（duàn）程序的最大進給速度提高（gāo）的可能性（xìng）越大。因此可以實現高速加工，但同時需要使用與進給速度相匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩（liǎng）個切削路徑之間的水平距離，決（jué）定了切削後的殘餘高度(表麵（miàn）粗糙度理論值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但（dàn）會延長加工時間。

    步距（jù）決（jué）定了切削後的殘餘高度(表（biǎo）麵粗糙度理論值)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）

?  程序分析

使（shǐ）用程序模擬軟（ruǎn）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（zào）成加工表麵有震紋或凹坑極小（xiǎo）線（xiàn）段導致加工效率低下。

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

    如果（guǒ）程（chéng）序仿真結果與實際加工效果一致，就可（kě）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，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是否（fǒu）合適，是確保機床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重點關注的幾項為：

?  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提高轉速以提高表麵光潔（jié）度）

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

?  切削深度（精加工（gōng）盡量減（jiǎn）小餘量(約50u左右)，提（tí）高光潔度，同時保證刀具壽命）

?  冷卻（選擇與加工材料相匹配的（de）切削液，如鋁用切削（xuē）液，鋼用切削油）

? 主軸轉速和進給速度

通過（guò）主軸轉（zhuǎn）速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而每齒進給量必須設定為合適（shì）數值（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀（dāo）具（jù）

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（cún）在很大影響。主要從以下幾方麵確認刀（dāo）具：

?  刀具材質（見下頁（yè））

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係（xì）統）

?  刀具裝夾

（低速加工，采用BT刀柄，液壓夾頭；高速加工，選擇HSK刀柄，液壓或熱脹刀柄（bǐng））

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精的相關參數，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）

?  前述步驟無法改善（shàn）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（fú）係統剛性（xìng），減少加工誤差。伺服優化主要包含：

?  伺服參數初始化確認（確認電機初始化無誤）

?  電流環（huán）（確認HRV3+開啟）

?  速度環（盡（jìn）可能提（tí）高伺服增益）

?  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精度機床加工問題的調試時非常（cháng）複雜的，其原因（yīn）就在（zài）於可（kě）能導致問（wèn）題（tí）的原因非常（cháng）之多，上文敘述的六個（gè）因素是（shì）影響加工質量的主要原因，但也並非全部，其他諸如外部環境等也是需要考慮的因素。

在平常（cháng）的加工調試中，很多人（rén）會優先修改參數，認為這是最簡單方便的做（zuò）法（fǎ）。但（dàn）事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的（de）修（xiū）改參（cān）數以應對不同的加（jiā）工問題，雖然有些時候可以對當前問題有所改（gǎi）善，但長期而（ér）言不利（lì）於機（jī）床製（zhì）造（zào）廠商（shāng）的產（chǎn）品標準化和模塊化，也（yě）不利於成熟穩定（dìng）的產品生產品質管理體係的建立。所（suǒ）以我（wǒ）們通常建議客戶在不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當（dāng）去深入（rù）分析造成問題的實際原因，並通過合（hé）理（lǐ）有效的方式解決（jué）