數控機床高速高精度（dù）機床（chuáng）加工問題分析

高速高精度機床（chuáng）加工中，對機床（chuáng）各個環節的要求都（dōu）很高，某一（yī）個環節即便出現很小的（de）紕漏，也可能導致（zhì）機床發（fā）生振動，從而在加工表麵出（chū）現各種振紋或影響加工精度。所以，在對（duì）加（jiā）工品質（zhì）要求極高的機床加工中，需要嚴格（gé）確保所有（yǒu）關鍵環節都達到要求。

通常，對於（yú）機床加工質量會產生較大影響的有下圖中的（de）六大因素。

遇到加工問題時，在（zài）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、加工工藝（yì）、刀具、CNC和伺服的角度，調查（chá）分析導致加工表麵（miàn）缺陷的原因並采取相（xiàng）應措施。

1CHECK--機械

機械作為機床（chuáng）的基礎，對加工（gōng）的（de）影響毋庸置疑，機械設計和裝（zhuāng）配精度（dù）可大大降低對電氣側調試的依賴，因此，在模具（jù）加工調試時，應首先從機械側入手，分析機床特性，保證（zhèng）機械部（bù）分處在較佳的水平。

機械方麵主要從以下幾項內容排查（chá）：

Ø  配置確認（線軌，螺距，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（yìng）軌<10u），各軸重複（fù）定位精度<10u）

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

Ø  外圍振動（刀具振動、油冷機、風扇等）

振（zhèn）動排查例：

•排查（chá）主軸振動（dòng）

- 主軸動平衡

- 來自外部設備的振動

通過（guò）調整主（zhǔ）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

- 使用千分表測量檢（jiǎn）棒

通常，主軸（zhóu）共振點也可通過觸覺和聽覺明顯感知！

•伺服軸機（jī）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（dī）時

- 提高機械剛性和速度增益，速度增（zēng）益能設定的最大值（zhí）取決於機械剛性

2CHECK—NC程（chéng）序

NC程序作為模具成型（xíng）的基礎，對加工表麵質量和加工（gōng）效率作用明顯，因此，檢查程序是否合（hé）理，是模具調試中需要重視的內容（róng）。

程序（xù）方麵重點關注的幾（jǐ）項為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數分析（xī）

程序分析

Ø  重點CAM參數控製

1. 程序公差--FANUC推（tuī）薦公差為1um，減（jiǎn）小公差可（kě）提（tí）高加工表麵質量；

依據CAD模型生成的程序指令（lìng）點（diǎn），確保每條小線段都不會（huì）超出公差範圍減（jiǎn）小公差，刀具路徑變得更平滑（huá）

（推（tuī）薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長度--通常根據公差設定由（yóu）CAM軟件自動確定（dìng）。程序段長度直接影（yǐng）響加（jiā）工效率，預讀程序段越多，小線（xiàn）段程序的最大進給速度提高的可能性（xìng）越大。因此可（kě）以實現高（gāo）速加工（gōng），但同時需（xū）要使用與進給（gěi）速度相匹（pǐ）配（pèi）的主軸轉速。

3. 步距--兩個切削路徑之間的水平（píng）距離，決定了（le）切削後（hòu）的殘餘高度(表麵粗糙（cāo）度理論值)，步距減小（xiǎo），表麵粗糙度會（huì）變好，但會延長加（jiā）工時間。

    步距決定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（jù）推薦值：P=0.02*刀具直徑）

Ø  程序分析

使用程序模擬軟件（jiàn）對NC程（chéng）序進行合理性分析，是否存在“垃（lā）圾點”。垃圾點會造成加工表麵（miàn）有震紋或凹坑極小線段導致加（jiā）工（gōng）效（xiào）率低下。

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

    如（rú）果程序（xù）仿真（zhēn）結果（guǒ）與實際加（jiā）工（gōng）效果一致，就可以判斷程（chéng）序路徑不合（hé）理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作（zuò）為直（zhí）接作用於工件表麵的執（zhí）行方式（shì），直接決定加（jiā）工表麵質量和效率。因此，檢查工（gōng）藝是否合適，是確（què）保機床加工品（pǐn）質的一（yī）項重要（yào）內容。

工藝方麵重點關注（zhù）的幾項為（wéi）：

Ø  主軸轉速（避開主軸共振點，盡可能提高轉速（sù）以提高表（biǎo）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）質量的前提下提高效率）

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

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

• 主軸轉速和進（jìn）給速度

通過主軸轉速、進給速度、刀具（jù）齒數來計（jì）算每齒進給量，而每（měi）齒進給量必須設定為合適數值（如果每（měi）齒進給量減（jiǎn）小，表麵粗糙度（dù）會好）

4CHECK—刀具（jù）

刀具作為模具（jù）加工的介質，選擇是否合（hé）適對模（mó）具加工質量存在很大（dà）影響。主要從以（yǐ）下幾（jǐ）方麵確認刀具：

Ø  刀具材質（見下頁）

Ø  刀（dāo）柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具係統）

Ø  刀具裝夾

（低速加工，采用（yòng）BT刀柄，液壓夾頭；高速（sù）加（jiā）工，選擇HSK刀柄，液壓或熱（rè）脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側對模具加工的影響（xiǎng），主要體（tǐ）現在係統功能（néng）和高速高精的相關（guān）參數，調試思路為（wéi）：

Ø  係統功能確認（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精參數調整（由標準參（cān）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，主要是借助Servo Guide進行機床優化，提高伺服係統剛性，減少加工誤差。伺服優化主要包含：

Ø  伺服參數初始化（huà）確認（確認電機初始化無誤）

Ø  電（diàn）流環（確認HRV3+開啟）

Ø  速度（dù）環（huán）（盡可能提高伺服增益）

Ø  濾波器（確認伺服無振動）

7總結

高速高精度機床加（jiā）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（de）原因非常之多（duō），上文敘述的（de）六個因素是影響加工質量的主（zhǔ）要原因，但也並非全部，其他諸如外部環境（jìng）等也是需要考慮的因素。

在平常的加工調（diào）試中，很多人會優先修改參數，認為這是最簡單方（fāng）便的做法。但事實上這種方法並不（bú）值得（dé）推薦，頻繁的修改（gǎi）參數以應對不同的加工（gōng）問題，雖然（rán）有些時候可以對當（dāng）前問題有所改善，但長期而（ér）言不利於機床製造廠（chǎng）商的產品標準化（huà）和模塊化，也不利於成熟穩定的產品生產（chǎn）品質管理體係的建立。所以我（wǒ）們通（tōng）常建議客戶在不斷優化完善產品自身參數的同時，遇到問題更應當去深入分析造（zào）成問題（tí）的實際原因，並通過合理有效的方式解決