數(shu)控機床加(jia)工 精度異(yi)常的原因(yin)及解決方(fāng)法
一、造成(chéng)加工精度(du)異常故障(zhang)的原因
造(zào)成加工精(jing)度異常故(gu)障的原因(yin)隐蔽性強(qiang)，診斷難度(du)比較大。筆(bi)者根據多(duo)年實踐經(jīng)驗，歸納出(chū)五個主要(yào)原因：機床(chuáng)進給單位(wèi)被改動或(huò)變化;機床(chuáng)各個軸的(de)零點偏置(zhi)異常;軸向(xiàng)的反向間(jiān)隙異常;電(diàn)機運行狀(zhuàng)态異常，即(ji)電氣及控(kong)制部分異(yì)常;機械故(gù)障，如絲杠(gang)，軸承，軸聯(lián)器等部件(jian)。另外加工(gōng)程序的編(bian)制，刀具的(de)選擇及人(rén)爲因素，也(yě)可能導緻(zhì)加工精度(du)異常。金屬(shu)加工微信(xin)，内容不錯(cuò)，值得關注(zhù)。
二、數控機(ji)床故障診(zhěn)斷原則
2.先(xiān)機械後電(dian)氣一般來(lái)說，機械故(gu)障較易發(fā)覺，而數控(kong)系統故障(zhàng)的診斷則(ze)難度較大(dà)些。在故障(zhang)檢修之前(qián)，首先注意(yì)排除機械(xie)性的故障(zhang)，往往可達(da)到事半功(gong)倍的效果(guo)。
3.先靜後動(dong)先在機床(chuáng)斷電的靜(jing)止狀态下(xia)，通過了解(jie)，觀察，測試(shi)，分析，确認(rèn)爲非破壞(huài)性故障後(hòu)，方可給機(ji)床通電;在(zai)運行工況(kuàng)下，進行動(dòng)态的觀察(cha)，檢驗和測(cè)試，查找故(gu)障。
而對破(po)壞性故障(zhàng)，必須先排(pai)除危險後(hòu)，方可通電(dian)。
4.先簡單後(hòu)複雜當出(chu)現多種故(gu)障互相交(jiāo)織掩蓋，一(yī)時無從下(xià)手時，應先(xian)解決容易(yì)的問題，後(hou)解決難度(du)較大的問(wen)題。往往簡(jiǎn)單問題解(jiě)決後，難度(du)大的問題(ti)也可能變(bian)得容易。
三、數控(kong)機床故障(zhàng)診斷方法(fa)
1.直觀法(望(wàng)聞問切)問(wen)-機床的故(gù)障現象，加(jiā)工狀況等(děng);看-CRT報警信(xìn)息，報警指(zhǐ)示燈，電容(rong)器等元件(jiàn)變形煙熏(xun)燒焦，保護(hù)器脫扣等(děng);聽-異常聲(sheng)響;聞-電氣(qi)元件焦糊(hú)味及其它(tā)異味;摸-發(fā)熱，振動，接(jiē)觸不良等(deng)。金屬加工(gōng)微信，内容(róng)不錯，值得(dé)關注。
2.參數(shu)檢查法參(cān)數通常是(shì)存放在RAM中(zhong)，有時電池(chi)電壓不足(zu)，系統長期(qi)不通電或(huò)外部幹擾(rao)都會使參(can)數丢失或(huo)混亂，應根(gēn)據故障特(te)征，檢查和(he)校對有關(guān)參數。
3.隔離(lí)法一些故(gù)障，難以區(qū)分是數控(kong)部分，還是(shì)伺服系統(tǒng)或機械部(bu)分造成的(de)，常采用隔(ge)離法。
4.同類(lei)對調法用(yòng)同功能的(de)備用闆替(tì)換被懷疑(yí)有故障的(de)模闆，或将(jiang)功能相同(tóng)的模闆或(huò)單元相互(hu)交換。
5.功能(neng)程序測試(shi)法将G，M，S，T，功能(néng)的全部指(zhi)令編寫一(yī)些小程序(xu)，在診斷故(gu)障時運行(háng)這些程序(xù)，即可判斷(duan)功能的缺(que)失。
四、加工(gōng)精度異常(cháng)故障診斷(duàn)和處理實(shí)例
1.機械故(gu)障導緻加(jia)工精度異(yì)常故障現(xian)象：一台SV-1000立(li)式加工中(zhong)心，采用Frank系(xi)統。在加工(gōng)連杆模具(jù)過程中，忽(hu)然發現Z軸(zhóu)進給異常(chang)，造成至少(shao)1mm的切削誤(wù)差量(Z方向(xiang)過切)。
故障(zhàng)診斷：調查(cha)中了解到(dao)，故障是忽(hū)然發生的(de)。機床在點(dian)動，在手動(dòng)輸入數據(jù)方式操作(zuò)下各個軸(zhou)運行正常(chang)，且回參考(kao)點正常，無(wú)任何報警(jing)提示，電氣(qì)控制部分(fen)硬故障的(de)可能性排(pái)除。應主要(yào)對以下幾(jǐ)個方面逐(zhu)一進行檢(jian)查。金屬加(jiā)工微信，内(nei)容不錯，值(zhí)得關注。
檢(jiǎn)查機床精(jīng)度異常時(shi)正在運行(hang)的加工程(cheng)序段，特别(bie)是刀具長(zhang)度補償，加(jiā)工坐标系(xi)(G54-G59)的校對和(hé)計算。
檢查(cha)機床Z軸精(jing)度。用手搖(yao)脈沖發生(sheng)器移動Z軸(zhou)，(将其倍率(lü)定爲1×100的擋(dǎng)位，即每變(biàn)化一步，電(dian)機進給0.1mm)，配(pei)合百分表(biao)觀察Z軸的(de)運動情況(kuang)。在單向運(yùn)動保持正(zheng)常後作爲(wèi)起始點的(de)正向運動(dòng)，脈沖器每(měi)變化一步(bù)，機床Z軸運(yùn)動的實際(ji)距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明(míng)電機運行(hang)良好，定位(wèi)精度也良(liang)好。而返回(hui)機床實際(ji)運動位移(yí)的變化上(shang)，可以分爲(wei)四個階段(duan)：(1)機床運動(dong)距離d1>d=0.1mm(斜率(lü)大于1);(2)表現(xian)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率(lü)小于1);(3)機床(chuáng)機構實際(ji)沒移動，表(biao)現出标準(zhǔn)的反向間(jiān)隙;(4)機床運(yun)動距離與(yu)脈沖器經(jing)定數值相(xiang)等(斜率等(deng)于1)，恢複到(dao)機床的正(zheng)常運動。無(wú)論怎樣對(dui)反向間隙(xì)進行補償(chang)，其表現出(chū)的特征是(shi)：除了(3)階段(duan)補償外，其(qí)他各段變(biàn)化依然存(cún)在，特别是(shì)(1)階段嚴重(zhòng)影響到機(ji)床的加工(gong)精度。補償(cháng)中發現，間(jiān)隙補償越(yue)大，(1)階段移(yí)動的距離(li)也越大。金(jin)屬加工微(wēi)信，内容不(bú)錯，值得關(guān)注。
分析上(shang)述檢查認(ren)爲存在幾(jǐ)點可能原(yuán)因：一是電(diàn)機有異常(chang)，二是機械(xiè)方面有故(gu)障，三是絲(sī)杠存在間(jiān)隙。爲了進(jìn)一步診斷(duàn)故障，将電(dian)機和絲杠(gang)完全脫開(kai)，分别對電(diàn)機和機械(xie)部分進行(hang)檢查。檢查(chá)結果是電(dian)機運行正(zhèng)常;在對機(ji)械部分診(zhen)斷中發現(xian)，用手盤動(dong)絲杠時，返(fǎn)回運動初(chu)始有很大(dà)的空缺感(gǎn)。而正常情(qíng)況下，應該(gāi)能感覺到(dao)軸承有序(xù)而平滑的(de)移動。
故障(zhàng)處理：經過(guo)拆卸檢查(cha)發現該軸(zhou)承确實受(shou)損，且有滾(gun)珠脫落。更(gèng)換後機床(chuáng)恢複正常(cháng)。
2.控制邏輯(jí)不妥導緻(zhi)加工精度(dù)異常
故障(zhàng)現象：一台(tai)上海機床(chuang)廠家生産(chan)的加工中(zhong)心，系統是(shi)Frank.加工過程(cheng)中，發現該(gai)機床X軸精(jing)度異常，精(jīng)度誤差小(xiǎo)爲0.008mm，大爲1.2mm.故(gù)障診斷：檢(jian)查中，機床(chuang)已經按照(zhao)要求設置(zhi)了G54工件坐(zuo)标系。在手(shǒu)動輸入數(shu)據方式操(cāo)作下，以G54坐(zuò)标系運行(hang)一段程序(xu)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床(chuáng)運行結束(shù)後顯示器(qì)上顯示的(de)機械坐标(biao)值爲(X軸)“-1025.243”，記(jì)錄下該數(shù)值。然後在(zài)手動方式(shì)下，将機床(chuang)點動到其(qi)他任意位(wèi)置，再次在(zai)手動輸入(rù)數據方式(shi)操作下運(yùn)行剛才的(de)程序段，待(dai)機床停止(zhǐ)後，發現此(ci)時機床坐(zuo)标數值顯(xian)示爲“-1024.891”，同上(shang)一次執行(hang)後的數值(zhi)比較相差(chà)了0.352mm.按照同(tóng)樣的方法(fǎ)，将X軸點動(dòng)移動到不(bú)同的位置(zhi)，反複執行(hang)該程序段(duàn)，而顯示器(qì)上顯示的(de)數值都有(yǒu)所不同(不(bú)穩定)。金屬(shu)加工微信(xin)，内容不錯(cuò)，值得關注(zhu)。用百分表(biǎo)對X軸進行(háng)仔細檢查(chá)，發現機械(xie)位置實際(ji)誤差同數(shù)字顯示出(chū)來的誤差(chà)基本一緻(zhi)，從而認爲(wèi)故障原因(yīn)爲X軸重複(fu)定位誤差(chà)過大。對X軸(zhóu)的反向間(jiān)隙及定位(wèi)精度進行(hang)檢查，重新(xin)補償其誤(wù)差值，結果(guo)起不到任(ren)何作用。因(yin)此懷疑光(guang)栅尺及系(xì)統參數等(deng)有問題。但(dàn)爲什麽産(chan)生如此大(da)的誤差，卻(que)又未出現(xian)相應的報(bào)警信息進(jìn)一步檢查(cha)發現，此軸(zhou)爲垂直方(fang)向的軸，當(dang)X軸松開時(shí)主軸箱向(xiàng)下掉，造成(cheng)了誤差。
故(gu)障處理：對(duì)機床的PLC邏(luo)輯控制程(chéng)序做了修(xiu)改，即在X軸(zhou)松開時，先(xiān)把X軸使能(néng)加載，再把(ba)X軸松開;而(ér)在X軸夾緊(jǐn)時，先把X軸(zhou)夾緊後，再(zai)把使能去(qu)掉。調整後(hòu)機床故障(zhang)得以解決(jue)。
3.機床位置(zhì)問題導緻(zhì)加工精度(dù)異常
故障(zhang)診斷：檢查(cha)發現，Z軸上(shàng)下移動不(bu)均勻且有(you)噪聲，且存(cún)在一定間(jiān)隙。電機啓(qǐ)動時，在點(diǎn)動方式下(xià)Z軸向上運(yùn)動存在不(bú)穩定的噪(zao)聲及受力(lì)不均勻，且(qiě)感覺電機(jī)抖動比較(jiao)厲害;而向(xiang)下運動時(shi)，就沒有抖(dou)動得這麽(me)明顯;停止(zhǐ)時不抖動(dong)，在加工過(guò)程中表現(xian)得比較明(ming)顯。分析認(rèn)爲，故障原(yuán)因有三點(diǎn)：一是絲杠(gang)反向間隙(xi)很大;二是(shi)Z軸電機工(gōng)作異常;三(sān)是皮帶輪(lún)受損至受(shòu)力不均。但(dàn)有一個問(wen)題要注意(yi)的是，停止(zhǐ)時不抖動(dong)，上下運動(dong)不均勻，所(suǒ)以電機工(gong)作異常這(zhè)個問題可(ke)以排除。金(jin)屬加工微(wēi)信，内容不(bu)錯，值得關(guān)注。因此先(xiān)對機械部(bu)分診斷，在(zài)診斷測試(shì)過程中沒(méi)有發現異(yì)常，在公差(chà)之内。利用(yòng)排除法則(ze)，餘下的隻(zhi)有皮帶問(wen)題了，在檢(jiǎn)測皮帶時(shi)，發覺這條(tiao)皮帶剛換(huàn)不久，但在(zai)細心檢測(cè)皮帶時，發(fa)現皮帶内(nei)側出現不(bu)同程度的(de)受損，很明(míng)顯是受力(li)不均所至(zhì)，是什麽原(yuan)因造成的(de)呢在診斷(duan)中發現電(dian)機放置有(yǒu)問題，即裝(zhuāng)夾的角度(dù)位置不對(duì)稱造成受(shou)力不均。
故(gu)障處理：隻(zhī)要将電機(jī)重裝，對準(zhǔn)角度，測量(liàng)好距離(電(dian)機與Z軸的(de)軸承)，皮帶(dai)兩邊(長度(dù))要均勻。這(zhe)樣，Z軸上下(xia)移動不均(jun1)勻且有噪(zào)聲及抖動(dòng)現象就消(xiāo)除了，Z軸加(jia)工恢複正(zheng)常。
4.系統參(cān)數未優化(hua)，電機運行(hang)異常
導緻(zhi)加工精度(dù)異常系統(tǒng)參數主要(yào)包括機床(chuang)進給單位(wèi)，零點偏置(zhì)，反向間隙(xì)等。例如Frank數(shù)控系統，其(qi)進給單位(wei)有公制和(hé)英制兩種(zhǒng)。在機床修(xiu)理過程中(zhōng)對于局部(bù)處理，常常(chang)影響到零(ling)點偏置和(hé)間隙的變(bian)化，故障處(chu)理完畢後(hou)應作适時(shí)的調整和(hé)修改;另一(yi)方面，由于(yú)機械磨損(sǔn)嚴重或連(lian)接位松動(dòng)也可能造(zào)成參數實(shí)測值的變(bian)化，需要對(duì)參數做相(xiang)應的修改(gǎi)才能滿足(zú)機床加工(gong)精度的要(yào)求。
故障現(xiàn)象：一台杭(hang)州産的立(lì)式數控銑(xǐ)床，配備北(běi)京KND-10M系統。在(zai)加工過程(chéng)中，發現X軸(zhou)精度異常(chang)。
故障診斷(duan)：檢查發現(xian)X軸存在一(yī)定間隙，且(qiě)電機啓動(dòng)時存在不(bu)穩定的現(xiàn)象。用手觸(chu)摸X軸電機(jī)時感覺電(dian)機拉動比(bi)較厲害，停(tíng)止時拉動(dòng)不明顯，尤(yóu)其是點動(dong)方式下比(bǐ)較明顯。分(fen)析認爲，故(gu)障原因有(yǒu)兩點：一是(shì)絲杠反間(jiān)隙很大;二(èr)是X軸電機(ji)工作異常(cháng)。
故障處理(li)：利用KND-10M系統(tong)的參數功(gong)能，對電機(jī)進行調試(shi)。首先對存(cun)在的間隙(xì)進行補償(cháng)，再調整伺(sì)服系統參(cān)數及脈沖(chòng)抑制功能(néng)參數，X軸電(diàn)機的抖動(dòng)消除，機床(chuang)加工精度(du)恢複正常(cháng)。
通過對數(shù)控機床加(jia)工精度異(yì)常故障診(zhen)斷和處理(li)方法的探(tan)讨，把實習(xi)生産中所(suo)遇到的實(shi)際問題及(jí)解決方法(fa)加以歸納(na)，充實了教(jiao)學内容并(bing)滲透到生(shēng)産實踐中(zhong)，不但讓學(xue)生掌握了(le)解決問題(tí)的方法，更(gèng)重要的是(shi)培養了學(xue)生實際操(cāo)作能力，運(yun)用知識分(fèn)析和解決(jué)問題的能(neng)力，達到技(ji)工學校教(jiāo)育教學的(de)目标，使學(xué)生成爲适(shì)應市場需(xu)求的實用(yong)型人才。
