数控机床高速（sù）高精度（dù）机床加工问题分析

高速高精度机床加工中，对机（jī）床各个环节的要求都很高，某（mǒu）一个环节即便出现很小的纰（pī）漏（lòu），也（yě）可能导致机床发生振动，从而（ér）在加（jiā）工表（biǎo）面出现各种（zhǒng）振纹（wén）或影响加工精度。所以，在对加工品质（zhì）要求极高（gāo）的机床加（jiā）工中，需要严格确保所有关（guān）键环节都达到要求。

通常，对于机（jī）床加工质（zhì）量会产生较大（dà）影响的有下图中的六大因素。

遇到加工问题时，在使用北京发那科（kē）推荐（jiàn）的标准加（jiā）工参（cān）数（shù）基础上，建议依次从机械、NC程序、加工工艺、刀具、CNC和伺服的角（jiǎo）度，调查分（fèn）析（xī）导致加工表面（miàn）缺陷的原因并采取相应措施。

1CHECK--机械

机械作为（wéi）机床的基础，对加工的影（yǐng）响毋庸置疑，机械设计和装配精度可大大降低对（duì）电气侧调试的依赖，因此，在模具加工调试时，应首先从机械侧入（rù）手，分析机床特性，保证（zhèng）机（jī）械部分处在较（jiào）佳的水平。

机械方面主要从以下几项内容排查：

Ø  配置确认（线轨（guǐ），螺（luó）距，主（zhǔ）轴转速（sù））

Ø  装配精度

  （重点指（zhǐ）标：Z轴反向间隙（线轨<5u，硬轨<10u），各轴重复定位精度<10u）

Ø  主轴振动（15000rpm及以上主轴V1振动等级，15000rpm以下V3等（děng）级）

Ø  外围振（zhèn）动（刀具振动、油（yóu）冷机、风（fēng）扇等）

振动排查（chá）例：

•排查主轴振（zhèn）动

- 主轴动平衡（héng）

- 来自外部（bù）设（shè）备的振动

通过调整主轴动平衡或控制外部设备（bèi）（风（fēng）扇电机（jī）等）的振动来减小主轴振动。

• 如何测量振动

- 使用动平衡仪器测量主轴

- 使用千分表测量检棒

通常，主轴共（gòng）振点也可通过触觉和听觉明显感知！

•伺服轴机（jī）械（xiè）刚性

- 当加工（gōng）点的指（zhǐ）令跟随性和抑制外力干扰的性能比较低时（shí）

- 提高机械刚性和速度增益，速度增益能设定（dìng）的最大值取决于机械刚性

2CHECK—NC程序

NC程序作为模具成型的基（jī）础，对加（jiā）工（gōng）表面质量和加工效率作用明显，因（yīn）此，检查（chá）程序是否（fǒu）合理，是模具调试中需要重视的内（nèi）容。

程序方面重（chóng）点关注的几项为：

CAM软件选择

重要CAM参数分（fèn）析

程序分析

Ø  重点CAM参数控制

1. 程序公差--FANUC推荐公差为1um，减小公差可提高加工表面质量；

依据CAD模型生（shēng）成的程序指（zhǐ）令点，确保每条小线段都不会超出公差范围减小公差，刀具路径变得更平滑

（推荐（jiàn）的公差 = 1μm）

 2. 线段（duàn）长度--通常根据公差设定（dìng）由CAM软件自动确定。程（chéng）序段长度直接影响加工效率，预读程序段越多，小线段程序的最大进（jìn）给速度提高的可能性越大。因此可以实现高速加工，但同时需（xū）要使（shǐ）用与进给速度相（xiàng）匹配的主轴转速。

3. 步距--两个（gè）切削路径之间的水平距（jù）离，决定了切削后的残余高（gāo）度(表面粗糙度理论值)，步距（jù）减小，表面粗糙度会变好，但会延长加工时间。

    步距决定（dìng）了（le）切削后的残余高度(表面（miàn）粗糙度理论值)如果行距减小，表（biǎo）面粗糙度会变好。（步距推荐值：P=0.02*刀具直径）

Ø  程序分析

使用程（chéng）序模拟软件对NC程序进行合理性分析，是否存在“垃圾点”。垃圾点会造成加工表（biǎo）面（miàn）有震纹或凹坑极小线段导致加工效率低下。

    怀疑加工程序存在垃圾点时，可以使用软件（jiàn）对加工程序分析，进行模拟仿真加工（gōng），验证实际加工效果（guǒ）。

    如果程序仿真结果与实际加工效果一致，就可以判断程序路径不合理，需（xū）要修改走刀路径（45°à0°）来解决问题。

3CHECK—工艺

工艺作为直接作用于工件表（biǎo）面的执行方式，直（zhí）接决定加工表面质量和效率。因此（cǐ），检查工（gōng）艺是否合适，是确保机（jī）床加（jiā）工品质的一项重要内容。

工艺方面重点关注的几项为：

Ø  主轴转（zhuǎn）速（避开主轴共振（zhèn）点，尽可能提高转速以（yǐ）提高表面光（guāng）洁度（dù））

Ø  进（jìn）给（gěi）速度（选择适当的进给速度（F:S≈1:4），保（bǎo）证加工质量的前提下提高效率（lǜ））

Ø  切削深度（精加工尽量减小余量(约50u左右)，提高光洁度，同时（shí）保证刀具寿命）

Ø  冷却（选择与加（jiā）工材料相（xiàng）匹配的切（qiē）削液，如铝用切削液，钢用切削油）

• 主轴转速和进给速度

通（tōng）过主轴转（zhuǎn）速、进给速度（dù）、刀具（jù）齿数来计算（suàn）每齿进给（gěi）量，而每齿进给量必（bì）须设定为合适数值（如果每齿进给量减小，表面粗糙度会好）

4CHECK—刀具

刀具作为模具加工的介质，选择是否合适对模具加工质量存在很大影响。主要从以下（xià）几方面确认刀具：

Ø  刀具材质（见下页）

Ø  刀（dāo）柄（bǐng）选择

（通常15000rmp以上，建（jiàn）议使用HSK 真空刀具系统）

Ø  刀具装夹

（低速加工，采用BT刀柄，液压夹头；高速（sù）加工，选择HSK刀柄，液压或热胀刀柄）

5CHECK—CNC

CNC侧对模具加工的影响，主要体现在系统（tǒng）功能和高速高精的相关参数（shù），调（diào）试思路为：

Ø  系统功能确（què）认（AICC I、AICC II）

Ø  高速高精参（cān）数调整（由标准（zhǔn）参数导入）

Ø  前述步骤无法改善加工质量则需进行AICC参数微调

6CHECK—伺服

伺服方面，主要是借助Servo Guide进行机床优化，提（tí）高伺服系统刚（gāng）性，减少加工（gōng）误差。伺服优化主要（yào）包含：

Ø  伺服参数初始化确认（确认电机初始化无误）

Ø  电流环（huán）（确认HRV3+开（kāi）启）

Ø  速度环（尽可能提高伺服增益）

Ø  滤波器（确认伺服无振动）

7总（zǒng）结

高速高精度机床加工（gōng）问题的调试（shì）时非常复杂的，其原因就在于可（kě）能导致问题的原因非常（cháng）之多，上（shàng）文叙（xù）述的六个因素是影响加工质量的主要原因，但也并非全部，其他诸如外部（bù）环境等也是需要考虑的因素。

在平常的加工调试（shì）中，很（hěn）多人会优先修改（gǎi）参数，认为这是最简单方便的做法。但事实（shí）上这种方法并不值（zhí）得推荐，频繁的修（xiū）改参数以应对不同的加工问题（tí），虽然有些时候（hòu）可以对（duì）当前问题有所改善（shàn），但长期而言不利（lì）于机床制造厂（chǎng）商的产品标准化和（hé）模块化，也不利于成熟稳定（dìng）的产品生产品（pǐn）质管理体系的建立（lì）。所以我们通常（cháng）建议客户在不断优化完善产品自身参数的同时，遇到问题更应当去深入分析造成问题的实际原（yuán）因，并通过合理有效的方式解决