高速高精度機(jī)床加工中，對(duì)機(jī)床各個(gè)環(huán)節(jié)的要求都很高，某一個(gè)環(huán)節(jié)即便出現(xiàn)很小的紕漏，也可能導(dǎo)致機(jī)床發(fā)生振動(dòng)，從而在加工表面出現(xiàn)各種振紋或影響加工精度。所以，在對(duì)加工品質(zhì)要求極高的機(jī)床加工中，需要嚴(yán)格確保所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)都達(dá)到要求。

通常，對(duì)于機(jī)床加工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較大影響的有下圖中的六大因素。

遇到加工問題時(shí)，在使用北京發(fā)那科推薦的標(biāo)準(zhǔn)加工參數(shù)基礎(chǔ)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(diào)查分析導(dǎo)致加工表面缺陷的原因并采取相應(yīng)措施。

1CHECK--機(jī)械

機(jī)械作為機(jī)床的基礎(chǔ)，對(duì)加工的影響毋庸置疑，機(jī)械設(shè)計(jì)和裝配精度可大大降低對(duì)電氣側(cè)調(diào)試的依賴，因此，在模具加工調(diào)試時(shí)，應(yīng)首先從機(jī)械側(cè)入手，分析機(jī)床特性，保證機(jī)械部分處在較佳的水平。

機(jī)械方面主要從以下幾項(xiàng)內(nèi)容排查：

?  配置確認(rèn)（線軌，螺距，主軸轉(zhuǎn)速）

?  裝配精度

  （重點(diǎn)指標(biāo)：Z軸反向間隙（線軌<5u，硬軌<10u），各軸重復(fù)定位精度<10u）

?  主軸振動(dòng)（15000rpm及以上主軸V1振動(dòng)等級(jí)，15000rpm以下V3等級(jí)）

?  外圍振動(dòng)（刀具振動(dòng)、油冷機(jī)、風(fēng)扇等）

振動(dòng)排查例：

?排查主軸振動(dòng)

- 主軸動(dòng)平衡

- 來自外部設(shè)備的振動(dòng)

通過調(diào)整主軸動(dòng)平衡或控制外部設(shè)備（風(fēng)扇電機(jī)等）的振動(dòng)來減小主軸振動(dòng)。

? 如何測(cè)量振動(dòng)

- 使用動(dòng)平衡儀器測(cè)量主軸

- 使用千分表測(cè)量檢棒

通常，主軸共振點(diǎn)也可通過觸覺和聽覺明顯感知！

?伺服軸機(jī)械剛性

- 當(dāng)加工點(diǎn)的指令跟隨性和抑制外力干擾的性能比較低時(shí)

- 提高機(jī)械剛性和速度增益，速度增益能設(shè)定的最大值取決于機(jī)械剛性

2CHECK—NC程序

NC程序作為模具成型的基礎(chǔ)，對(duì)加工表面質(zhì)量和加工效率作用明顯，因此，檢查程序是否合理，是模具調(diào)試中需要重視的內(nèi)容。

程序方面重點(diǎn)關(guān)注的幾項(xiàng)為：

CAM軟件選擇

重要CAM參數(shù)分析

程序分析

?  重點(diǎn)CAM參數(shù)控制

1. 程序公差--FANUC推薦公差為1um，減小公差可提高加工表面質(zhì)量；

依據(jù)CAD模型生成的程序指令點(diǎn)，確保每條小線段都不會(huì)超出公差范圍減小公差，刀具路徑變得更平滑

（推薦的公差 = 1μm）

 2. 線段長(zhǎng)度--通常根據(jù)公差設(shè)定由CAM軟件自動(dòng)確定。程序段長(zhǎng)度直接影響加工效率，預(yù)讀程序段越多，小線段程序的最大進(jìn)給速度提高的可能性越大。因此可以實(shí)現(xiàn)高速加工，但同時(shí)需要使用與進(jìn)給速度相匹配的主軸轉(zhuǎn)速。

3. 步距--兩個(gè)切削路徑之間的水平距離，決定了切削后的殘余高度(表面粗糙度理論值)，步距減小，表面粗糙度會(huì)變好，但會(huì)延長(zhǎng)加工時(shí)間。

    步距決定了切削后的殘余高度(表面粗糙度理論值)如果行距減小，表面粗糙度會(huì)變好。（步距推薦值：P=0.02*刀具直徑）

?  程序分析

使用程序模擬軟件對(duì)NC程序進(jìn)行合理性分析，是否存在“垃圾點(diǎn)”。垃圾點(diǎn)會(huì)造成加工表面有震紋或凹坑極小線段導(dǎo)致加工效率低下。

    懷疑加工程序存在垃圾點(diǎn)時(shí)，可以使用軟件對(duì)加工程序分析，進(jìn)行模擬仿真加工，驗(yàn)證實(shí)際加工效果。

    如果程序仿真結(jié)果與實(shí)際加工效果一致，就可以判斷程序路徑不合理，需要修改走刀路徑（45°à0°）來解決問題。

3CHECK—工藝

工藝作為直接作用于工件表面的執(zhí)行方式，直接決定加工表面質(zhì)量和效率。因此，檢查工藝是否合適，是確保機(jī)床加工品質(zhì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

工藝方面重點(diǎn)關(guān)注的幾項(xiàng)為：

?  主軸轉(zhuǎn)速（避開主軸共振點(diǎn)，盡可能提高轉(zhuǎn)速以提高表面光潔度）

?  進(jìn)給速度（選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度（F:S≈1:4），保證加工質(zhì)量的前提下提高效率）

?  切削深度（精加工盡量減小余量(約50u左右)，提高光潔度，同時(shí)保證刀具壽命）

?  冷卻（選擇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(zhuǎn)速和進(jìn)給速度

通過主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、刀具齒數(shù)來計(jì)算每齒進(jìn)給量，而每齒進(jìn)給量必須設(shè)定為合適數(shù)值（如果每齒進(jìn)給量減小，表面粗糙度會(huì)好）

4CHECK—刀具

刀具作為模具加工的介質(zhì)，選擇是否合適對(duì)模具加工質(zhì)量存在很大影響。主要從以下幾方面確認(rèn)刀具：

?  刀具材質(zhì)（見下頁(yè)）

?  刀柄選擇

（通常15000rmp以上，建議使用HSK 真空刀具系統(tǒng)）

?  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，液壓或熱脹刀柄）

5CHECK—CNC

CNC側(cè)對(duì)模具加工的影響，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功能和高速高精的相關(guān)參數(shù)，調(diào)試思路為：

?  系統(tǒng)功能確認(rèn)（AICC I、AICC II）

?  高速高精參數(shù)調(diào)整（由標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)導(dǎo)入）

?  前述步驟無(wú)法改善加工質(zhì)量則需進(jìn)行AICC參數(shù)微調(diào)

6CHECK—伺服

伺服方面，主要是借助Servo Guide進(jìn)行機(jī)床優(yōu)化，提高伺服系統(tǒng)剛性，減少加工誤差。伺服優(yōu)化主要包含：

?  伺服參數(shù)初始化確認(rèn)（確認(rèn)電機(jī)初始化無(wú)誤）

?  電流環(huán)（確認(rèn)HRV3+開啟）

?  速度環(huán)（盡可能提高伺服增益）

?  濾波器（確認(rèn)伺服無(wú)振動(dòng)）

7總結(jié)

高速高精度機(jī)床加工問題的調(diào)試時(shí)非常復(fù)雜的，其原因就在于可能導(dǎo)致問題的原因非常之多，上文敘述的六個(gè)因素是影響加工質(zhì)量的主要原因，但也并非全部，其他諸如外部環(huán)境等也是需要考慮的因素。

在平常的加工調(diào)試中，很多人會(huì)優(yōu)先修改參數(shù)，認(rèn)為這是最簡(jiǎn)單方便的做法。但事實(shí)上這種方法并不值得推薦，頻繁的修改參數(shù)以應(yīng)對(duì)不同的加工問題，雖然有些時(shí)候可以對(duì)當(dāng)前問題有所改善，但長(zhǎng)期而言不利于機(jī)床制造廠商的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，也不利于成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品生產(chǎn)品質(zhì)管理體系的建立。所以我們通常建議客戶在不斷優(yōu)化完善產(chǎn)品自身參數(shù)的同時(shí)，遇到問題更應(yīng)當(dāng)去深入分析造成問題的實(shí)際原因，并通過合理有效的方式解決