菲迪亞數控機床加工工件表面質量分析

高　峰　時　光　任鳳娟

(①沈陽菲迪亞數控機床有限公司，遼寧 沈陽 110142；②成都航空職業技術學院，四川 成都 610100)

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菲迪亞數控機床加工工件表面質量分析

高峰①時光①任鳳娟②

(①沈陽菲迪亞數控機床有限公司，遼寧 沈陽 110142；②成都航空職業技術學院，四川 成都 610100)

根據菲迪亞數控機床系統及結構的特點，對切削加工工件表面質量問題進行了分類并給出了常見原因，同時結合具體實際案例分析，總結了解決此類問題的方法。

菲迪亞數控機床；工件表面質量；前看功能

加工工件表面質量問題是機床維修服務中最為棘手的問題之一，因為它牽涉到機床方方面面的因素，包括工件加工程序的編制、加工過程中刀具和工裝的使用[1]、機床機械方面、機床電氣方面等等。本文結合筆者的實際工作經驗對加工工件表面質量問題進行分析和總結。

1　加工工件表面質量問題的分析與對策

1.1常見加工工件表面質量問題

加工工件表面質量問題主要包括兩大類。一類是加工工件表面各種波紋，如魚鱗狀波紋、鋸齒狀波紋、工件麻面粗糙灰暗等。第二類則是加工工件表面精度不符合圖紙技術要求，如工件過切、主軸由于環境溫度變化導致伸長使加工工件不符合要求、機床磨損導致精度不符合出廠要求從而引起加工工件精度不符合要求等。

1.2加工工件表面質量問題的對策

解決機床加工工件表面質量問題，其道理與醫生給病人看病類似，可以借助中醫診斷的四診，望、聞、問、切，再加以適當調整來分析解決。

問，指詢問機床操作者。之所以把“問”提前是因為通過機床操作者可以最快、最全面地了解加工中存在的問題和加工過程中的一些細節，比如是波紋問題還是精度問題、刀具和工裝以及程序是否有問題、加工過程中有何異常現象等。同時，可以了解機床出現加工問題前的工作情況及出現后的工作情況、機床近期是否進行過維修及更換過零部件等。

望，指觀察加工工件表面質量問題的現象。對于波紋問題，要觀察波紋的規律及特點，然后可以測量一下波紋的寬度和方向，結合振動頻率分析，找出振源。如果是工件局部出現波紋，則很可能是電氣參數造成的等等。

聞，指聽機床各環節是否有異響，如電動機、機械傳動機構、液壓站、平衡油缸等，如果功能部件有異響，往往會伴隨振動，導致加工工件表面問題。

切，指利用檢測工具對機床狀態進行檢測。包括利用百分表、千分表、激光干涉儀、主軸振動測試儀、皮帶振動頻率測量儀等對機床的性能進行針對性檢測。利用FIDIA系統自帶軟件ERCI、ERDI、ERRE、TMA等進行動態測試。然后運行加工程序，再次試切工件或空運行，手摸機床主軸滑枕，根據程序的運動軌跡，觀察機床的狀態，如是否有異響和振動等。

最后，根據以上觀察分析的結果，大致判斷引起加工問題的主要因素，然后由簡單到復雜，逐個排查，直至找到問題所在。

2　實例分析

2.1機械方面的原因

2.1.1案例一：傳動部件問題

廣東某模具廠家，機床型號為D318 3+2擺頭數控機床，數控系統為FIDIA C20。坐標軸做圓弧插補運動時，工件表面有波紋如圖1上半部分所示。

從操作者了解到，機床此前使用相同的程序加工過相同的工件，工件表面一切正常，最近才出現波紋問題。排除刀具和程序的問題后，通過FIDIA系統自帶的檢測軟件ERCI、ERRE、ERDI等檢測未發現異常。修改驅動參數、前看功能(Look ahead)等系統參數，發現問題依然存在。從波紋寬度看更像是機械振動引起的，同時考慮X軸、Z軸做插補和Z軸的特點，懷疑Z軸存在問題。機床加工過程中，手摸主軸滑枕發現Z軸向下運動時有輕微規律性振動。重新調整Z軸電機皮帶和機械抱閘后問題解決。如圖1所示，上半部為維修前效果，下半部為維修后效果。

2.1.2案例二：更換機床部件問題

長春某汽車燈具廠家，機床型號為D165 3+1擺頭數控機床，數控系統為FIDIA C10。加工時工件表面有很密很細的紋，如圖2左邊所示。

詢問操作者機床的使用情況，排除了程序和刀具問題，同時了解到機床最近進行了維修，更換過Z軸光柵尺，因此光柵尺為重點懷疑對象。考慮到拆裝光柵尺比較麻煩，先從簡單的方法調整電氣參數方面著手，但發現問題依然存在。最后按照出廠標準重新拆裝Z軸光柵尺，再次加工問題解決。如圖2所示，左邊為維修前效果，右邊為維修后效果。

2.1.3案例三：機床精度問題

長春某汽車配套廠家，機床型號GMB2040數控機床，數控系統為Fiyang F0。加工工件表面粗糙不平，同時精度與圖紙設計要求相差很多，如圖3所示。

詢問操作者機床的基本情況，了解到客戶最近搬遷，數控機床進行過移動。因此，初步懷疑工件的精度問題可能與機床移動有關，導致機床的精度不再符合出廠條件引起的，麻面則可能是刀具的問題。三軸打表測量，反向間隙均超出出廠要求。調整后，對三軸進行了激光干涉儀檢測，并進行螺距補償和反向間隙誤差補償，同時更換新刀具，加工工件表面問題得到解決。如圖3所示，左下角為維修前效果，右上角為維修后效果。

2.2電氣方面的原因

2.2.1案例四：系統參數問題

浙江某模具廠，機床型號為D318 3+2擺頭，數控系統為FIDIA C20。加工時拐角處有過切現象。如圖4左半部拐角處所示。

從操作者了解到，機床此前工作正常，加工過程中沒發現異常現象，手摸機床運動時也未發現問題。因為問題發生在局部且在拐角處，首先考慮系統參數問題，調整前看功能(Look ahead)中關于空間倒角位置濾波的相關參數后問題解決。如圖4所示，左半部分拐角過切，右半部分拐角正常。

2.2.2案例五：系統參數問題

山東某模具廠商，機床型號為HS664五軸數控機床，數控系統FIDIA C0。加工工件刀具轉角處有刀痕，比其他地方深0.020 mm，如圖5所示圓圈位置。

考慮到出現問題的位置，刀具在拐角處緊急減速和加速，懷疑是電氣參數的問題，減小三軸的加速度，問題解決。

2.3其他方面的原因

影響加工工件表面質量的原因還有很多，比如程序本身及軟件后處理的問題、擺頭擺動角度的問題、機床上液壓站或扶手等振動、伺服驅動動態性能優化效果差、機床傳動部件的磨損等等。

3　結語

解決加工工件表面質量問題是一個復雜、繁瑣的過程，需要維修調試人員耐心的抽絲剝繭，從易到難，逐項排除。根據筆者多年的維修調試經驗，加工工件表面質量問題中大約90%是由機床機械方面造成的，另外10%則是由機床電氣和加工工藝等造成的。因此，數控機床的根本還是在于機械，只有出廠時機械裝配好，出廠后機械方面維護保養好，再優化好電氣方面，才能保證數控機床高效穩定地運行，加工出高品質的合格產品。

[1] 胡輝,王亞玲,魏紅根，等.加工工件表面波紋問題分析[J].制造技術與機床,2010(2):136-137.

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Analysis of FIDIA CNC machine tool cutting surface quality on workpiece

GAO Feng①, SHI Guang①, REN Fengjuan②

(①Shenyang FIDA NC&MACHINE Co.,Ltd., Shenyang 110142, CHN;②Chengdu Aeronautic Polytechnic,Chengdu 610100,CHN)

According to characteristics of FIDIA CNC machine tool system and structure, the workpiece surface quality problem were categorized and given common causes, combined with concrete practical case studies, summarizes the methods to solve such problems.

FIDIA CNC machine tool; workpiece surface quality; look ahead

TG5

A

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.10.030

高峰，男，1980年生，碩士，電氣工程師，從事菲迪亞數控系統及機床的安裝、調試工作。

(編輯譚弘穎)

2016-02-02)

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