數（shù）控機床高速高精度機床加工問題分析

高速高精（jīng）度機床加工中，對機床各個環節的要求（qiú）都很高，某一個環節（jiē）即便出現很小的紕漏，也可能導致（zhì）機床發生振動，從而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（jī）床加工中，需要嚴格確保所有關（guān）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（biāo）準加工參數基礎（chǔ）上，建議依次從機械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分析導致加工（gōng）表麵缺陷的原因並采（cǎi）取相應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床的基礎，對加工的（de）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（lài），因此，在模（mó）具（jù）加工調試時，應（yīng）首先從機械側入手，分析機床特性，保證（zhèng）機械部分處在較佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項（xiàng）內容排查：

Ø  配置確（què）認（線軌，螺距（jù），主軸轉速）

Ø  裝配（pèi）精度

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

Ø  主軸（zhóu）振動（15000rpm及以上主（zhǔ）軸V1振動等（děng）級，15000rpm以下（xià）V3等級）

Ø  外（wài）圍振動（刀具振動（dòng）、油冷機、風扇等）

振動排查例：

•排查主軸振動

- 主軸動（dòng）平衡

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動平（píng）衡或控（kòng）製外部設（shè）備（風（fēng）扇電機等）的振動來減小主軸振動。

• 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（cháng），主軸共振點也可通過（guò）觸覺和聽覺明顯感知！

•伺服軸機械剛性

- 當加工點的指令（lìng）跟隨性和抑（yì）製外力幹擾的（de）性能比（bǐ）較低時

- 提高機械（xiè）剛性和速度增益，速度增益能設定的最大（dà）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，檢查程序是否合理，是模具調（diào）試中需要重視的內容。

程序方（fāng）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（diǎn）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CAD模型生成的程（chéng）序（xù）指令點，確保（bǎo）每條小線段都不會超出公差範圍減小公差，刀具（jù）路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段（duàn）長度（dù）--通常根（gēn）據公差設定由（yóu）CAM軟件（jiàn）自動確定。程序段長度直接影響加工效率，預讀（dú）程序段越多（duō），小線段程序的最大進給速度提高（gāo）的可能性越大。因此可（kě）以實現高速加工，但（dàn）同時需（xū）要使用與（yǔ）進給速度相匹配的主軸轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平距離，決定了切削（xuē）後的殘（cán）餘高度(表麵（miàn）粗糙度理論值)，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（xuē）後（hòu）的殘餘高度(表麵粗糙度理（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（xù）分析

使用程（chéng）序模擬（nǐ）軟件對NC程序進行合（hé）理性分析，是否存（cún）在“垃（lā）圾點”。垃（lā）圾點會造成加工表（biǎo）麵有震紋或凹（āo）坑（kēng）極小線（xiàn）段導致加工效率低（dī）下。

    懷疑加工程序存（cún）在垃圾點時，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（gōng）效（xiào）果。

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

3CHECK—工藝（yì）

工藝作為直接作用（yòng）於工件表麵的執行（háng）方（fāng）式，直接決定加工表麵質量和效率。因此，檢查工藝是（shì）否合適，是確保（bǎo）機床加工品質（zhì）的一項重要內容。

工藝方麵重點關注的幾項為：

Ø  主（zhǔ）軸轉速（避開主軸共振點，盡可能（néng）提高轉速以提高表麵（miàn）光潔度）

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

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

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

• 主軸轉速和（hé）進給（gěi）速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具齒數來計算每齒進給量，而每齒進給量（liàng）必須設定（dìng）為合適（shì）數值（如果每齒進給量減小，表麵粗糙度會好（hǎo））

4CHECK—刀具

刀具作為模具加（jiā）工的介質，選（xuǎn）擇是否（fǒu）合適對模具加工質量存在很大影響。主要從以下幾方麵確認刀具：

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真（zhēn）空刀具（jù）係（xì）統）

Ø  刀具裝（zhuāng）夾

（低速加工（gōng），采用BT刀柄（bǐng），液壓夾（jiá）頭；高速加工，選擇HSK刀柄，液（yè）壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

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

Ø  係統（tǒng）功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標（biāo）準參（cān）數導（dǎo）入）

Ø  前述（shù）步驟無法改善加（jiā）工質量則（zé）需進行AICC參數微調

6CHECK—伺（sì）服

伺服方麵，主要是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減少（shǎo）加（jiā）工誤差。伺服（fú）優化主要包含：

Ø  伺服參數初始化確認（確（què）認電機初（chū）始化無誤）

Ø  電流（liú）環（確認HRV3+開啟）

Ø  速度環（盡可能（néng）提高伺服增（zēng）益）

Ø  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（wèn）題的原因非常之多，上文敘述的六（liù）個因（yīn）素是影響加工質量的主要原因，但（dàn）也並非全部，其他諸如外部環境等也是需要考（kǎo）慮（lǜ）的因素（sù）。

在平常（cháng）的加工調試中，很多人會優先修（xiū）改參數，認為這是最簡單方便的做法。但事（shì）實上這種方法並不值得推薦，頻繁的修改參數以應（yīng）對不同的（de）加工（gōng）問題，雖然有些時候可以對當前（qián）問題有所改善，但長期而言不利（lì）於機床製造廠商（shāng）的產品標準化和模塊化，也不（bú）利於（yú）成熟穩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）戶在不（bú）斷優化完善產品自身參數的同時（shí），遇到問題更應當去深入（rù）分析造成問題的實（shí）際原因（yīn），並通過合理有效的方式解決