數控機床加工(gong)精度異常的原因(yīn)及解決方法

數(shu)控機床加工 精度(du)異常的原因及解(jie)決方法

　　一、造成加(jiā)工精度異常故障(zhang)的原因

　　造成加工(gong)精度異常故障的(de)原因隐蔽性強，診(zhen)斷難度比較大。筆(bǐ)者根據多年實踐(jiàn)經驗，歸納出五個(gè)主要原因：機床進(jìn)給單位被改動或(huo)變化;機床各個軸(zhou)的零點偏置異常(cháng);軸向的反向間隙(xi)異常;電機運行狀(zhuàng)态異常，即電氣及(ji)控制部分異常;機(ji)械故障，如絲杠，軸(zhou)承，軸聯器等部件(jian)。另外加工程序的(de)編制，刀具的選擇(ze)及人爲因素，也可(kě)能導緻加工精度(dù)異常。金屬加工微(wēi)信，内容不錯，值得(dé)關注。

　　二、數控機床(chuang)故障診斷原則

　　1.先(xian)外部後内部數控(kòng)機床是集機械，液(yè)壓，電氣爲一體的(de)機床，故其故障的(de)發生也會由這三(san)者綜合反映出來(lái)。維修人員應先由(you)外向内逐一進行(háng)排查，盡量避免随(suí)意地啓封，拆卸，否(fou)則會擴大故障，使(shi)機床喪失精度，降(jiang)低性能。

　　2.先機械後(hòu)電氣一般來說，機(jī)械故障較易發覺(jiao)，而數控系統故障(zhang)的診斷則難度較(jiao)大些。在故障檢修(xiū)之前，首先注意排(pai)除機械性的故障(zhàng)，往往可達到事半(ban)功倍的效果。

　　3.先靜(jìng)後動先在機床斷(duàn)電的靜止狀态下(xia)，通過了解，觀察，測(ce)試，分析，确認爲非(fei)破壞性故障後，方(fāng)可給機床通電;在(zài)運行工況下，進行(háng)動态的觀察，檢驗(yan)和測試，查找故障(zhang)。

　　而對破壞性故障(zhàng)，必須先排除危險(xiǎn)後，方可通電。

　　4.先簡(jiǎn)單後複雜當出現(xian)多種故障互相交(jiāo)織掩蓋，一時無從(cóng)下手時，應先解決(jue)容易的問題，後解(jiě)決難度較大的問(wèn)題。往往簡單問題(ti)解決後，難度大的(de)問題也可能變得(dé)容易。

　　三、數控機床故(gu)障診斷方法

　　1.直觀(guan)法(望聞問切)問-機(jī)床的故障現象，加(jia)工狀況等;看-CRT報警(jǐng)信息，報警指示燈(dēng)，電容器等元件變(biàn)形煙熏燒焦，保護(hù)器脫扣等;聽-異常(chang)聲響;聞-電氣元件(jiàn)焦糊味及其它異(yì)味;摸-發熱，振動，接(jiē)觸不良等。金屬加(jia)工微信，内容不錯(cuo)，值得關注。

　　2.參數檢(jiǎn)查法參數通常是(shi)存放在RAM中，有時電(dian)池電壓不足，系統(tong)長期不通電或外(wai)部幹擾都會使參(can)數丢失或混亂，應(ying)根據故障特征，檢(jiǎn)查和校對有關參(cān)數。

　　3.隔離法一些故(gù)障，難以區分是數(shù)控部分，還是伺服(fú)系統或機械部分(fen)造成的，常采用隔(ge)離法。

　　4.同類對調法(fǎ)用同功能的備用(yong)闆替換被懷疑有(you)故障的模闆，或将(jiāng)功能相同的模闆(pǎn)或單元相互交換(huan)。

　　5.功能程序測試法(fǎ)将G，M，S，T，功能的全部指(zhǐ)令編寫一些小程(cheng)序，在診斷故障時(shí)運行這些程序，即(ji)可判斷功能的缺(quē)失。

　　四、加工精度異(yi)常故障診斷和處(chù)理實例

　　1.機械故障(zhang)導緻加工精度異(yì)常故障現象：一台(tai)SV-1000立式加工中心，采(cǎi)用Frank系統。在加工連(lián)杆模具過程中，忽(hū)然發現Z軸進給異(yi)常，造成至少1mm的切(qiē)削誤差量(Z方向過(guò)切)。

　　故障診斷：調查(cha)中了解到，故障是(shi)忽然發生的。機床(chuang)在點動，在手動輸(shū)入數據方式操作(zuo)下各個軸運行正(zhèng)常，且回參考點正(zheng)常，無任何報警提(ti)示，電氣控制部分(fen)硬故障的可能性(xìng)排除。應主要對以(yi)下幾個方面逐一(yī)進行檢查。金屬加(jia)工微信，内容不錯(cuo)，值得關注。

　　檢查機(ji)床精度異常時正(zhèng)在運行的加工程(cheng)序段，特别是刀具(ju)長度補償，加工坐(zuò)标系(G54-G59)的校對和計(jì)算。

　　在點動方式下(xià)，反複運動Z軸，經過(guò)視，觸，聽，對其運動(dong)狀态診斷，發現Z向(xiang)運動噪音異常，特(te)别是快速點動，噪(zào)音更加明顯。由此(ci)判斷，機械方面可(ke)能存在隐患。

　　檢查(chá)機床Z軸精度。用手(shou)搖脈沖發生器移(yí)動Z軸，(将其倍率定(dìng)爲1×100的擋位，即每變(biàn)化一步，電機進給(gěi)0.1mm)，配合百分表觀察(chá)Z軸的運動情況。在(zai)單向運動保持正(zhèng)常後作爲起始點(diǎn)的正向運動，脈沖(chong)器每變化一步，機(ji)床Z軸運動的實際(ji)距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運(yun)行良好，定位精度(du)也良好。而返回機(jī)床實際運動位移(yí)的變化上，可以分(fen)爲四個階段：(1)機床(chuáng)運動距離d1>d=0.1mm(斜率大(dà)于1);(2)表現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率(lü)小于1);(3)機床機構實(shi)際沒移動，表現出(chu)标準的反向間隙(xì);(4)機床運動距離與(yu)脈沖器經定數值(zhi)相等(斜率等于1)，恢(huī)複到機床的正常(chang)運動。無論怎樣對(duì)反向間隙進行補(bǔ)償，其表現出的特(te)征是：除了(3)階段補(bǔ)償外，其他各段變(biàn)化依然存在，特别(bie)是(1)階段嚴重影響(xiǎng)到機床的加工精(jīng)度。補償中發現，間(jian)隙補償越大，(1)階段(duan)移動的距離也越(yuè)大。金屬加工微信(xìn)，内容不錯，值得關(guan)注。

　　分析上述檢查(chá)認爲存在幾點可(ke)能原因：一是電機(jī)有異常，二是機械(xie)方面有故障，三是(shi)絲杠存在間隙。爲(wei)了進一步診斷故(gù)障，将電機和絲杠(gang)完全脫開，分别對(duì)電機和機械部分(fèn)進行檢查。檢查結(jie)果是電機運行正(zhèng)常;在對機械部分(fèn)診斷中發現，用手(shǒu)盤動絲杠時，返回(hui)運動初始有很大(dà)的空缺感。而正常(chang)情況下，應該能感(gǎn)覺到軸承有序而(ér)平滑的移動。

　　故障(zhàng)處理：經過拆卸檢(jiǎn)查發現該軸承确(què)實受損，且有滾珠(zhu)脫落。更換後機床(chuáng)恢複正常。

　　2.控制邏(luó)輯不妥導緻加工(gōng)精度異常

　　故障現(xian)象：一台上海機床(chuáng)廠家生産的加工(gong)中心，系統是Frank.加工(gong)過程中，發現該機(ji)床X軸精度異常，精(jing)度誤差小爲0.008mm，大爲(wei)1.2mm.故障診斷：檢查中(zhōng)，機床已經按照要(yào)求設置了G54工件坐(zuò)标系。在手動輸入(rù)數據方式操作下(xia)，以G54坐标系運行一(yī)段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床(chuang)運行結束後顯示(shì)器上顯示的機械(xie)坐标值爲(X軸)“-1025.243”，記錄(lu)下該數值。然後在(zài)手動方式下，将機(ji)床點動到其他任(rèn)意位置，再次在手(shǒu)動輸入數據方式(shì)操作下運行剛才(cai)的程序段，待機床(chuáng)停止後，發現此時(shi)機床坐标數值顯(xian)示爲“-1024.891”，同上一次執(zhi)行後的數值比較(jiào)相差了0.352mm.按照同樣(yàng)的方法，将X軸點動(dòng)移動到不同的位(wèi)置，反複執行該程(cheng)序段，而顯示器上(shàng)顯示的數值都有(yǒu)所不同(不穩定)。金(jīn)屬加工微信，内容(rong)不錯，值得關注。用(yòng)百分表對X軸進行(háng)仔細檢查，發現機(ji)械位置實際誤差(cha)同數字顯示出來(lái)的誤差基本一緻(zhi)，從而認爲故障原(yuan)因爲X軸重複定位(wei)誤差過大。對X軸的(de)反向間隙及定位(wèi)精度進行檢查，重(zhòng)新補償其誤差值(zhi)，結果起不到任何(he)作用。因此懷疑光(guang)栅尺及系統參數(shu)等有問題。但爲什(shí)麽産生如此大的(de)誤差，卻又未出現(xiàn)相應的報警信息(xī)進一步檢查發現(xiàn)，此軸爲垂直方向(xiang)的軸，當X軸松開時(shi)主軸箱向下掉，造(zào)成了誤差。

　　故障處(chu)理：對機床的PLC邏輯(ji)控制程序做了修(xiū)改，即在X軸松開時(shi)，先把X軸使能加載(zai)，再把X軸松開;而在(zài)X軸夾緊時，先把X軸(zhóu)夾緊後，再把使能(néng)去掉。調整後機床(chuáng)故障得以解決。

　　3.機(jī)床位置問題導緻(zhì)加工精度異常

　　故(gù)障現象：一台杭州(zhōu)産的立式數控銑(xi)床，配備北京KND-10M系統(tǒng)。在點動或加工過(guò)程中，發現Z軸異常(cháng)。

　　故障診斷：檢查發(fa)現，Z軸上下移動不(bú)均勻且有噪聲，且(qie)存在一定間隙。電(dian)機啓動時，在點動(dong)方式下Z軸向上運(yùn)動存在不穩定的(de)噪聲及受力不均(jun)勻，且感覺電機抖(dou)動比較厲害;而向(xiang)下運動時，就沒有(yǒu)抖動得這麽明顯(xiǎn);停止時不抖動，在(zài)加工過程中表現(xiàn)得比較明顯。分析(xi)認爲，故障原因有(yǒu)三點：一是絲杠反(fan)向間隙很大;二是(shi)Z軸電機工作異常(cháng);三是皮帶輪受損(sǔn)至受力不均。但有(you)一個問題要注意(yì)的是，停止時不抖(dǒu)動，上下運動不均(jun1)勻，所以電機工作(zuò)異常這個問題可(kě)以排除。金屬加工(gong)微信，内容不錯，值(zhí)得關注。因此先對(duì)機械部分診斷，在(zai)診斷測試過程中(zhōng)沒有發現異常，在(zài)公差之内。利用排(pái)除法則，餘下的隻(zhi)有皮帶問題了，在(zài)檢測皮帶時，發覺(jiao)這條皮帶剛換不(bu)久，但在細心檢測(ce)皮帶時，發現皮帶(dài)内側出現不同程(cheng)度的受損，很明顯(xiǎn)是受力不均所至(zhì)，是什麽原因造成(chéng)的呢在診斷中發(fa)現電機放置有問(wen)題，即裝夾的角度(du)位置不對稱造成(chéng)受力不均。

　　故障處(chù)理：隻要将電機重(zhong)裝，對準角度，測量(liang)好距離(電機與Z軸(zhou)的軸承)，皮帶兩邊(bian)(長度)要均勻。這樣(yàng)，Z軸上下移動不均(jun)勻且有噪聲及抖(dǒu)動現象就消除了(le)，Z軸加工恢複正常(cháng)。

　　4.系統參數未優化(hua)，電機運行異常

　　導(dǎo)緻加工精度異常(cháng)系統參數主要包(bao)括機床進給單位(wèi)，零點偏置，反向間(jiān)隙等。例如Frank數控系(xì)統，其進給單位有(yǒu)公制和英制兩種(zhǒng)。在機床修理過程(chéng)中對于局部處理(li)，常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變(bian)化，故障處理完畢(bì)後應作适時的調(diao)整和修改;另一方(fāng)面，由于機械磨損(sun)嚴重或連接位松(song)動也可能造成參(cān)數實測值的變化(huà)，需要對參數做相(xiàng)應的修改才能滿(man)足機床加工精度(dù)的要求。

　　故障現象(xiang)：一台杭州産的立(li)式數控銑床，配備(bèi)北京KND-10M系統。在加工(gōng)過程中，發現X軸精(jīng)度異常。

　　故障診斷(duan)：檢查發現X軸存在(zài)一定間隙，且電機(jī)啓動時存在不穩(wěn)定的現象。用手觸(chù)摸X軸電機時感覺(jiao)電機拉動比較厲(li)害，停止時拉動不(bu)明顯，尤其是點動(dong)方式下比較明顯(xiǎn)。分析認爲，故障原(yuán)因有兩點：一是絲(si)杠反間隙很大;二(er)是X軸電機工作異(yi)常。

　　故障處理：利用(yong)KND-10M系統的參數功能(neng)，對電機進行調試(shi)。首先對存在的間(jian)隙進行補償，再調(diao)整伺服系統參數(shù)及脈沖抑制功能(néng)參數，X軸電機的抖(dǒu)動消除，機床加工(gong)精度恢複正常。

　　通(tōng)過對數控機床加(jiā)工精度異常故障(zhàng)診斷和處理方法(fa)的探讨，把實習生(shēng)産中所遇到的實(shí)際問題及解決方(fāng)法加以歸納，充實(shi)了教學内容并滲(shèn)透到生産實踐中(zhong)，不但讓學生掌握(wo)了解決問題的方(fang)法，更重要的是培(péi)養了學生實際操(cāo)作能力，運用知識(shi)分析和解決問題(ti)的能力，達到技工(gōng)學校教育教學的(de)目标，使學生成爲(wei)适應市場需求的(de)實用型人才。