數(shù)控機床加工(gōng)精度異常的(de)原因及解決(jué)方法

數(shu)控機床加工(gōng) 精度異常的(de)原因及解決(jue)方法

　　一、造成(chéng)加工精度異(yì)常故障的原(yuan)因

　　造成加工(gong)精度異常故(gu)障的原因隐(yǐn)蔽性強，診斷(duan)難度比較大(da)。筆者根據多(duō)年實踐經驗(yàn)，歸納出五個(ge)主要原因：機(ji)床進給單位(wèi)被改動或變(bian)化;機床各個(gè)軸的零點偏(piān)置異常;軸向(xiang)的反向間隙(xì)異常;電機運(yùn)行狀态異常(chang)，即電氣及控(kong)制部分異常(chang);機械故障，如(rú)絲杠，軸承，軸(zhou)聯器等部件(jiàn)。另外加工程(cheng)序的編制，刀(dāo)具的選擇及(ji)人爲因素，也(yě)可能導緻加(jiā)工精度異常(cháng)。金屬加工微(wei)信，内容不錯(cuò)，值得關注。

　　二(er)、數控機床故(gù)障診斷原則(ze)

　　1.先外部後内(nèi)部數控機床(chuáng)是集機械，液(yè)壓，電氣爲一(yi)體的機床，故(gù)其故障的發(fa)生也會由這(zhe)三者綜合反(fan)映出來。維修(xiū)人員應先由(yóu)外向内逐一(yi)進行排查，盡(jin)量避免随意(yi)地啓封，拆卸(xiè)，否則會擴大(dà)故障，使機床(chuáng)喪失精度，降(jiàng)低性能。

　　2.先機(ji)械後電氣一(yi)般來說，機械(xiè)故障較易發(fa)覺，而數控系(xi)統故障的診(zhěn)斷則難度較(jiao)大些。在故障(zhang)檢修之前，首(shǒu)先注意排除(chú)機械性的故(gù)障，往往可達(da)到事半功倍(bei)的效果。

　　3.先靜(jing)後動先在機(ji)床斷電的靜(jìng)止狀态下，通(tōng)過了解，觀察(chá)，測試，分析，确(que)認爲非破壞(huai)性故障後，方(fang)可給機床通(tong)電;在運行工(gōng)況下，進行動(dòng)态的觀察，檢(jiǎn)驗和測試，查(cha)找故障。

　　而對(duì)破壞性故障(zhang)，必須先排除(chu)危險後，方可(ke)通電。

　　4.先簡單(dan)後複雜當出(chū)現多種故障(zhàng)互相交織掩(yǎn)蓋，一時無從(cong)下手時，應先(xiān)解決容易的(de)問題，後解決(jué)難度較大的(de)問題。往往簡(jian)單問題解決(jué)後，難度大的(de)問題也可能(neng)變得容易。

　　三、數控機床(chuang)故障診斷方(fang)法

　　1.直觀法(望(wàng)聞問切)問-機(jī)床的故障現(xiàn)象，加工狀況(kuang)等;看-CRT報警信(xin)息，報警指示(shì)燈，電容器等(deng)元件變形煙(yān)熏燒焦，保護(hù)器脫扣等;聽(ting)-異常聲響;聞(wén)-電氣元件焦(jiāo)糊味及其它(ta)異味;摸-發熱(re)，振動，接觸不(bú)良等。金屬加(jiā)工微信，内容(rong)不錯，值得關(guān)注。

　　2.參數檢查(chá)法參數通常(cháng)是存放在RAM中(zhong)，有時電池電(diàn)壓不足，系統(tong)長期不通電(diàn)或外部幹擾(rǎo)都會使參數(shu)丢失或混亂(luan)，應根據故障(zhang)特征，檢查和(hé)校對有關參(can)數。

　　3.隔離法一(yi)些故障，難以(yǐ)區分是數控(kong)部分，還是伺(sì)服系統或機(ji)械部分造成(cheng)的，常采用隔(gé)離法。

　　4.同類對(duì)調法用同功(gōng)能的備用闆(pan)替換被懷疑(yi)有故障的模(mo)闆，或将功能(néng)相同的模闆(pan)或單元相互(hu)交換。

　　5.功能程(cheng)序測試法将(jiāng)G，M，S，T，功能的全部(bù)指令編寫一(yi)些小程序，在(zài)診斷故障時(shí)運行這些程(cheng)序，即可判斷(duàn)功能的缺失(shī)。

　　四、加工精度(dù)異常故障診(zhěn)斷和處理實(shi)例

　　1.機械故障(zhàng)導緻加工精(jīng)度異常故障(zhang)現象：一台SV-1000立(lì)式加工中心(xin)，采用Frank系統。在(zai)加工連杆模(mó)具過程中，忽(hū)然發現Z軸進(jin)給異常，造成(cheng)至少1mm的切削(xue)誤差量(Z方向(xiàng)過切)。

　　故障診(zhěn)斷：調查中了(le)解到，故障是(shi)忽然發生的(de)。機床在點動(dong)，在手動輸入(rù)數據方式操(cao)作下各個軸(zhou)運行正常，且(qiě)回參考點正(zheng)常，無任何報(bào)警提示，電氣(qì)控制部分硬(ying)故障的可能(néng)性排除。應主(zhu)要對以下幾(ji)個方面逐一(yi)進行檢查。金(jin)屬加工微信(xin)，内容不錯，值(zhi)得關注。

　　檢查(cha)機床精度異(yì)常時正在運(yùn)行的加工程(cheng)序段，特别是(shi)刀具長度補(bu)償，加工坐标(biāo)系(G54-G59)的校對和(he)計算。

　　在點動(dong)方式下，反複(fú)運動Z軸，經過(guò)視，觸，聽，對其(qi)運動狀态診(zhěn)斷，發現Z向運(yun)動噪音異常(cháng)，特别是快速(su)點動，噪音更(geng)加明顯。由此(ci)判斷，機械方(fāng)面可能存在(zai)隐患。

　　檢查機(jī)床Z軸精度。用(yòng)手搖脈沖發(fa)生器移動Z軸(zhóu)，(将其倍率定(ding)爲1×100的擋位，即(ji)每變化一步(bù)，電機進給0.1mm)，配(pèi)合百分表觀(guan)察Z軸的運動(dong)情況。在單向(xiang)運動保持正(zhèng)常後作爲起(qǐ)始點的正向(xiàng)運動，脈沖器(qì)每變化一步(bù)，機床Z軸運動(dòng)的實際距離(lí)d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運(yùn)行良好，定位(wei)精度也良好(hǎo)。而返回機床(chuáng)實際運動位(wei)移的變化上(shàng)，可以分爲四(si)個階段：(1)機床(chuang)運動距離d1>d=0.1mm(斜(xie)率大于1);(2)表現(xiàn)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率小(xiǎo)于1);(3)機床機構(gòu)實際沒移動(dong)，表現出标準(zhǔn)的反向間隙(xì);(4)機床運動距(ju)離與脈沖器(qì)經定數值相(xiàng)等(斜率等于(yú)1)，恢複到機床(chuáng)的正常運動(dong)。無論怎樣對(dui)反向間隙進(jìn)行補償，其表(biǎo)現出的特征(zhēng)是：除了(3)階段(duàn)補償外，其他(ta)各段變化依(yi)然存在，特别(bié)是(1)階段嚴重(zhòng)影響到機床(chuáng)的加工精度(du)。補償中發現(xiàn)，間隙補償越(yue)大，(1)階段移動(dòng)的距離也越(yuè)大。金屬加工(gōng)微信，内容不(bú)錯，值得關注(zhù)。

　　分析上述檢(jian)查認爲存在(zài)幾點可能原(yuan)因：一是電機(ji)有異常，二是(shì)機械方面有(yǒu)故障，三是絲(si)杠存在間隙(xi)。爲了進一步(bu)診斷故障，将(jiāng)電機和絲杠(gàng)完全脫開，分(fen)别對電機和(he)機械部分進(jin)行檢查。檢查(cha)結果是電機(jī)運行正常;在(zai)對機械部分(fen)診斷中發現(xiàn)，用手盤動絲(sī)杠時，返回運(yun)動初始有很(hěn)大的空缺感(gǎn)。而正常情況(kuàng)下，應該能感(gǎn)覺到軸承有(you)序而平滑的(de)移動。

　　故障處(chù)理：經過拆卸(xiè)檢查發現該(gāi)軸承确實受(shòu)損，且有滾珠(zhū)脫落。更換後(hòu)機床恢複正(zheng)常。

　　2.控制邏輯(jí)不妥導緻加(jia)工精度異常(chang)

　　故障現象：一(yi)台上海機床(chuang)廠家生産的(de)加工中心，系(xi)統是Frank.加工過(guò)程中，發現該(gāi)機床X軸精度(du)異常，精度誤(wu)差小爲0.008mm，大爲(wei)1.2mm.故障診斷：檢(jiǎn)查中，機床已(yǐ)經按照要求(qiú)設置了G54工件(jiàn)坐标系。在手(shou)動輸入數據(jù)方式操作下(xià)，以G54坐标系運(yun)行一段程序(xù)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床運(yun)行結束後顯(xiǎn)示器上顯示(shi)的機械坐标(biāo)值爲(X軸)“-1025.243”，記錄(lu)下該數值。然(rán)後在手動方(fāng)式下，将機床(chuang)點動到其他(tā)任意位置，再(zài)次在手動輸(shū)入數據方式(shì)操作下運行(háng)剛才的程序(xu)段，待機床停(tíng)止後，發現此(cǐ)時機床坐标(biao)數值顯示爲(wei)“-1024.891”，同上一次執(zhí)行後的數值(zhi)比較相差了(le)0.352mm.按照同樣的(de)方法，将X軸點(diǎn)動移動到不(bú)同的位置，反(fǎn)複執行該程(cheng)序段，而顯示(shi)器上顯示的(de)數值都有所(suo)不同(不穩定(dìng))。金屬加工微(wēi)信，内容不錯(cuo)，值得關注。用(yong)百分表對X軸(zhou)進行仔細檢(jiǎn)查，發現機械(xiè)位置實際誤(wù)差同數字顯(xian)示出來的誤(wù)差基本一緻(zhì)，從而認爲故(gù)障原因爲X軸(zhóu)重複定位誤(wu)差過大。對X軸(zhóu)的反向間隙(xì)及定位精度(du)進行檢查，重(zhong)新補償其誤(wù)差值，結果起(qi)不到任何作(zuò)用。因此懷疑(yi)光栅尺及系(xi)統參數等有(you)問題。但爲什(shi)麽産生如此(ci)大的誤差，卻(que)又未出現相(xiang)應的報警信(xìn)息進一步檢(jiǎn)查發現，此軸(zhóu)爲垂直方向(xiang)的軸，當X軸松(sōng)開時主軸箱(xiāng)向下掉，造成(cheng)了誤差。

　　故障(zhang)處理：對機床(chuáng)的PLC邏輯控制(zhì)程序做了修(xiu)改，即在X軸松(sōng)開時，先把X軸(zhóu)使能加載，再(zài)把X軸松開;而(ér)在X軸夾緊時(shí)，先把X軸夾緊(jin)後，再把使能(neng)去掉。調整後(hou)機床故障得(dé)以解決。

　　3.機床(chuáng)位置問題導(dao)緻加工精度(du)異常

　　故障現(xiàn)象：一台杭州(zhōu)産的立式數(shu)控銑床，配備(bèi)北京KND-10M系統。在(zai)點動或加工(gōng)過程中，發現(xian)Z軸異常。

　　故障(zhang)診斷：檢查發(fā)現，Z軸上下移(yí)動不均勻且(qie)有噪聲，且存(cun)在一定間隙(xì)。電機啓動時(shí)，在點動方式(shì)下Z軸向上運(yun)動存在不穩(wěn)定的噪聲及(jí)受力不均勻(yun)，且感覺電機(ji)抖動比較厲(li)害;而向下運(yùn)動時，就沒有(you)抖動得這麽(me)明顯;停止時(shí)不抖動，在加(jia)工過程中表(biao)現得比較明(ming)顯。分析認爲(wèi)，故障原因有(yǒu)三點：一是絲(si)杠反向間隙(xì)很大;二是Z軸(zhóu)電機工作異(yi)常;三是皮帶(dài)輪受損至受(shòu)力不均。但有(yǒu)一個問題要(yào)注意的是，停(ting)止時不抖動(dong)，上下運動不(bú)均勻，所以電(diàn)機工作異常(cháng)這個問題可(kě)以排除。金屬(shu)加工微信，内(nèi)容不錯，值得(de)關注。因此先(xian)對機械部分(fen)診斷，在診斷(duan)測試過程中(zhong)沒有發現異(yi)常，在公差之(zhī)内。利用排除(chu)法則，餘下的(de)隻有皮帶問(wen)題了，在檢測(ce)皮帶時，發覺(jiào)這條皮帶剛(gāng)換不久，但在(zai)細心檢測皮(pi)帶時，發現皮(pi)帶内側出現(xian)不同程度的(de)受損，很明顯(xiǎn)是受力不均(jun1)所至，是什麽(me)原因造成的(de)呢在診斷中(zhōng)發現電機放(fang)置有問題，即(ji)裝夾的角度(du)位置不對稱(cheng)造成受力不(bu)均。

　　故障處理(lǐ)：隻要将電機(jī)重裝，對準角(jiǎo)度，測量好距(jù)離(電機與Z軸(zhóu)的軸承)，皮帶(dai)兩邊(長度)要(yao)均勻。這樣，Z軸(zhou)上下移動不(bú)均勻且有噪(zao)聲及抖動現(xian)象就消除了(le)，Z軸加工恢複(fu)正常。

　　4.系統參(can)數未優化，電(diàn)機運行異常(cháng)

　　導緻加工精(jīng)度異常系統(tong)參數主要包(bao)括機床進給(gei)單位，零點偏(pian)置，反向間隙(xi)等。例如Frank數控(kong)系統，其進給(gěi)單位有公制(zhì)和英制兩種(zhǒng)。在機床修理(li)過程中對于(yu)局部處理，常(chang)常影響到零(ling)點偏置和間(jian)隙的變化，故(gù)障處理完畢(bi)後應作适時(shí)的調整和修(xiū)改;另一方面(mian)，由于機械磨(mó)損嚴重或連(lian)接位松動也(yě)可能造成參(cān)數實測值的(de)變化，需要對(duì)參數做相應(ying)的修改才能(neng)滿足機床加(jia)工精度的要(yào)求。

　　故障現象(xiang)：一台杭州産(chǎn)的立式數控(kòng)銑床，配備北(bei)京KND-10M系統。在加(jia)工過程中，發(fa)現X軸精度異(yì)常。

　　故障診斷(duàn)：檢查發現X軸(zhou)存在一定間(jiān)隙，且電機啓(qi)動時存在不(bú)穩定的現象(xiang)。用手觸摸X軸(zhóu)電機時感覺(jiao)電機拉動比(bǐ)較厲害，停止(zhi)時拉動不明(ming)顯，尤其是點(diǎn)動方式下比(bǐ)較明顯。分析(xī)認爲，故障原(yuán)因有兩點：一(yī)是絲杠反間(jian)隙很大;二是(shi)X軸電機工作(zuò)異常。

　　故障處(chù)理：利用KND-10M系統(tǒng)的參數功能(néng)，對電機進行(háng)調試。首先對(dui)存在的間隙(xì)進行補償，再(zai)調整伺服系(xì)統參數及脈(mò)沖抑制功能(neng)參數，X軸電機(ji)的抖動消除(chu)，機床加工精(jing)度恢複正常(cháng)。

　　通過對數控(kong)機床加工精(jing)度異常故障(zhang)診斷和處理(li)方法的探讨(tao)，把實習生産(chǎn)中所遇到的(de)實際問題及(ji)解決方法加(jia)以歸納，充實(shi)了教學内容(róng)并滲透到生(shēng)産實踐中，不(bú)但讓學生掌(zhang)握了解決問(wèn)題的方法，更(gèng)重要的是培(pei)養了學生實(shi)際操作能力(lì)，運用知識分(fen)析和解決問(wen)題的能力，達(da)到技工學校(xiao)教育教學的(de)目标，使學生(shēng)成爲适應市(shì)場需求的實(shí)用型人才。