數控機（jī）床高速高（gāo）精度機床加工問題分析

高速高精度機床加工中（zhōng），對機床各個環節的要求都很高，某一（yī）個環（huán）節即（jí）便出現（xiàn）很小的紕漏，也可能導致機床發生振動，從而在加工表麵出現各（gè）種振紋或（huò）影響加工精度。所以，在對加工品質要求極高的機床加（jiā）工（gōng）中，需要嚴格（gé）確（què）保所有關鍵環節都達到要求。

通常，對於機床加（jiā）工質量會產生較大影響的有下圖中（zhōng）的六大因素。

遇到加工問題時，在使用北京發那（nà）科推薦的標準加工參數基礎上，建議依次從機（jī）械、NC程序、加工工藝、刀具、CNC和伺服的角度，調查分（fèn）析導致加工表麵缺陷的原因（yīn）並采取相應措施。

1CHECK--機械（xiè）

機械作為機床的（de）基礎，對加工的影（yǐng）響毋庸（yōng）置疑，機（jī）械設（shè）計和裝配精（jīng）度可大大降低對電氣（qì）側（cè）調試的（de）依賴，因此，在模具加工調試時，應首先從機械側入手，分（fèn）析機床（chuáng）特性，保證機械（xiè）部分處在較佳的（de）水平。

機械方麵主要從以下幾項內容排查：

Ø  配（pèi）置確認（rèn）（線軌，螺距，主軸轉（zhuǎn）速）

Ø  裝配精度

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

Ø  主軸振動（15000rpm及以上主軸V1振動等級，15000rpm以（yǐ）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（zhèn）動

- 主軸動平（píng）衡（héng）

- 來自外部設備的振動

通過調整主軸動平衡或（huò）控製外部設備（風扇電（diàn）機等）的振動來減小主軸振動。

• 如何測量（liàng）振動

- 使用（yòng）動（dòng）平（píng）衡儀器測量主軸（zhóu）

- 使用千分表測量檢棒

通常（cháng），主（zhǔ）軸共振點也可通過觸覺和聽覺明顯感知！

•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，速度增益能設定的最大值取決於機械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作（zuò）為模具成型的基礎，對加工表（biǎo）麵質量和加工效率作用明顯，因此，檢查程序是否合（hé）理，是（shì）模具調試中（zhōng）需（xū）要重視的內容。

程序方麵重點關注的幾（jǐ）項（xiàng）為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析

程序分析

Ø  重（chóng）點CAM參數控製

1. 程序公差--FANUC推（tuī）薦公差為1um，減小公差可提高加工表（biǎo）麵質量；

依據CAD模型生（shēng）成的程序指（zhǐ）令點，確保每條小線段都不會超出（chū）公差範圍減（jiǎn）小公差，刀具（jù）路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常（cháng）根據公（gōng）差設定由CAM軟件自動（dòng）確定。程序段長度（dù）直接影響加工效（xiào）率，預讀程序（xù）段越多，小線段程序（xù）的最大進給速度提高（gāo）的可能性越大。因此可以實現（xiàn）高速（sù）加（jiā）工，但同時需要使用與進給（gěi）速度相匹配的主軸轉速。

3. 步（bù）距--兩（liǎng）個切（qiē）削路徑之間的水平距（jù）離，決定了切削後（hòu）的殘（cán）餘高度(表（biǎo）麵粗糙度理論值)，步距減小，表麵（miàn）粗糙度會變好，但會延長加工時間。

    步距（jù）決定（dìng）了切削後的殘餘高度(表麵粗糙（cāo）度理論值)如果行距減小，表麵粗糙度會變好。（步距推薦（jiàn）值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序分析

使用（yòng）程序模擬軟件對NC程序進行（háng）合理性分析，是否存（cún）在“垃圾點”。垃圾點會造成加工表麵有震紋（wén）或凹坑極小線段導致（zhì）加工效率低下。

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

    如果程序仿真結果與實際加工效果一（yī）致，就可以判斷（duàn）程序路徑（jìng）不（bú）合理，需要（yào）修改（gǎi）走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用於工件表麵的執（zhí）行方式，直接決定加工（gōng）表麵（miàn）質量和效（xiào）率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機床加工（gōng）品質的一項重要內容（róng）。

工藝方麵重點（diǎn）關注的幾項為：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點（diǎn），盡（jìn）可（kě）能（néng）提高（gāo）轉速（sù）以提高表麵光潔度）

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

Ø  切削深度（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）

Ø  冷卻（què）（選（xuǎn）擇與加工材料（liào）相匹配的（de）切削液，如鋁用（yòng）切削液，鋼用切削油）

• 主軸轉速和進給速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具齒數來計算每（měi）齒進（jìn）給量，而每齒進給量必須設定為（wéi）合（hé）適數值（如果每齒（chǐ）進給量減小，表麵粗糙（cāo）度會好）

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的介質，選擇是否合適對模具（jù）加（jiā）工質量存在很大影響（xiǎng）。主要（yào）從以下幾方麵確認刀（dāo）具：

Ø  刀具材（cái）質（見下頁）

Ø  刀柄選擇

（通常15000rmp以（yǐ）上（shàng），建議使用HSK 真空刀具係統）

Ø  刀（dāo）具裝夾

（低速加工，采（cǎi）用（yòng）BT刀（dāo）柄，液壓夾頭；高（gāo）速（sù）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速高精的相關參數，調試思路（lù）為：

Ø  係統功能確認（rèn）（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準參數導入）

Ø  前述步驟無法改善加工質量則需進行AICC參數微調

6CHECK—伺（sì）服

伺服方麵（miàn），主要是借助Servo Guide進行機（jī）床優化，提高伺服係統剛性，減少加工（gōng）誤差。伺（sì）服優化主要包含：

Ø  伺服參數初始化（huà）確認（確認電機初始化無（wú）誤）

Ø  電流環（確認HRV3+開（kāi）啟）

Ø  速度環（盡可能提高伺（sì）服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動（dòng））

7總結

高（gāo）速高精度機床加工問題的調試時（shí）非常複（fù）雜的，其原因就在於可能導致問題的原因非常（cháng）之（zhī）多，上文敘述的六個因素是影響加工質量的主要（yào）原因，但也並非全部，其他諸如外部環境（jìng）等也是（shì）需要考慮的因素。

在平常的（de）加工調試（shì）中，很多人會優先（xiān）修改參數，認為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（shù）以應對不同的加工問題，雖（suī）然有些時候（hòu）可以對當前問題（tí）有所改善，但長期（qī）而言不利於機床（chuáng）製造廠商的產品標準化和模塊化，也不利於成熟穩定（dìng）的產品生（shēng）產品（pǐn）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（wán）善產品自身參數的同時，遇到問題更應（yīng）當去（qù）深入分析造成問題的實際原因，並通過合理有效的方式解決