​數控機床高速高精度機床加工問題分析

高速高精度機床加（jiā）工中，對機床各個環節的要求都很高，某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，從而（ér）在加工表麵出現各種振紋或影響加工精度。所以，在對加工品質要求極高的機床加工中，需要嚴格（gé）確保所有關鍵環節都達到（dào）要求。

通常，對於機床加工質量會產生較大影響的有下圖中的六大因素。

遇（yù）到加工（gōng）問（wèn）題（tí）時，在使用北京發那科推薦的標準加工參數基礎上，建議依次從機械、NC程序、加工工（gōng）藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分析導致加（jiā）工表麵缺陷的原因並采取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，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（diàn）氣側調試的依賴，因此，在模具加工調試時，應首先從機械側（cè）入手，分（fèn）析機床特性，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（róng）排查：

?  配置確認（線軌，螺距，主軸轉速）

?  裝（zhuāng）配精度

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

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

?  外圍振動（dòng）（刀具振動、油冷機（jī）、風扇等（děng））

振（zhèn）動排查例：

?排查主軸振動

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動平衡或控製外部設（shè）備（風扇（shàn）電機等）的振動來減小主（zhǔ）軸振動。

? 如何（hé）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（kě）通過觸覺和聽（tīng）覺明顯感知！

?伺服軸機械剛（gāng）性

- 當加工點的指令跟（gēn）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（néng）設定（dìng）的最大值取決於（yú）機械剛性

2CHECK—NC程（chéng）序

NC程序（xù）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（lǐ），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（cān）數分析（xī）

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；

依據（jù）CAD模型生成的程序指（zhǐ）令點，確保每條小線段（duàn）都不會超出公差範圍減小公（gōng）差，刀具路（lù）徑變得更平滑

（推薦的公（gōng）差 = 1μm）

 2. 線段長（zhǎng）度--通常根據公差設定由（yóu）CAM軟（ruǎn）件自（zì）動（dòng）確定。程序（xù）段長度直接影響加工效（xiào）率，預讀程序段越多，小線段（duàn）程序的最大（dà）進給速度提高的可能性越大。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--兩個切削（xuē）路徑之間的水平距離，決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論（lùn）值)，步距減小，表麵粗糙度會變好，但會延（yán）長加工時間。

    步距決定了切削後的殘餘高度(表麵粗糙度理論值)如果行距減（jiǎn）小，表麵粗糙（cāo）度會變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具（jù）直徑）

?  程序分（fèn）析

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

    懷疑加工程序存在垃圾點時，可以使用軟件對加（jiā）工程（chéng）序分（fèn）析（xī），進行模擬仿真加工（gōng），驗證實際（jì）加工效果。

    如果程序仿真結果與實際加工效（xiào）果一致，就可以判斷程序路徑不合理（lǐ），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（zuò）用於（yú）工件表麵的執行方式，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機床加工品質的一項重要內容。

工藝方麵重（chóng）點關（guān）注的幾項為（wéi）：

?  主（zhǔ）軸轉速（避開主軸共振點，盡可（kě）能提高轉速（sù）以提高表麵光潔度）

?  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（xià）提高效率）

?  切削深度（精（jīng）加工（gōng）盡量減小餘量(約50u左右)，提高光潔度，同時保證（zhèng）刀具壽命）

?  冷卻（選擇（zé）與加工材料相匹配的切削液，如鋁用切削液，鋼用切削油）

? 主軸轉速和（hé）進給速度

通過主軸（zhóu）轉速、進給速度（dù）、刀具齒數來計算每（měi）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（gěi）量減小，表麵粗糙度會好）

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的介質，選擇是否合（hé）適對模具加工質量存在很大影（yǐng）響（xiǎng）。主要從以下幾方麵確認刀具：

?  刀具材質（見下（xià）頁（yè））

?  刀（dāo）柄選擇

（通常15000rmp以上（shàng），建議使（shǐ）用HSK 真空刀（dāo）具係統）

?  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（yè）壓或熱（rè）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（gāo）速高精的相關（guān）參數，調試思路為：

?  係統（tǒng）功能（néng）確認（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數（shù）調整（由標（biāo）準參數導入）

?  前述步驟無法改善加工質量則需進行AICC參（cān）數微調

6CHECK—伺服

伺（sì）服方麵，主要是借助Servo Guide進行機床優化，提（tí）高伺服係統剛性（xìng），減少加工誤差（chà）。伺服（fú）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（diàn）流環（確認HRV3+開啟）

?  速度環（huán）（盡可能提（tí）高（gāo）伺（sì）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複雜的，其原因就在於可能導致問題的原因非常之多，上文（wén）敘述（shù）的六個因素是影響加工質量的主要原因，但也並非全部（bù），其他諸如外部環境等也是需要考慮的因素。

在平常的加（jiā）工調試中，很多人會優先修改參數，認為（wéi）這是最簡單方便的做法（fǎ）。但事實上這種方法並不值得推薦，頻繁的修改參數以應對不（bú）同的加工問題，雖然有些時候可以對當前問題（tí）有所改善，但長期而言不利於機床製造廠（chǎng）商的產品（pǐn）標準化和模塊化，也不利於成熟穩定的產（chǎn）品生產品質管理體係的建立。所以我們通常建（jiàn）議客戶在不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當去深入分析造成問題的（de）實際原因，並通過合理（lǐ）有效的方式解決