數控機床(chuang)加工 精度(du)異常的原(yuán)因及解決(jué)方法
一、造(zào)成加工精(jīng)度異常故(gù)障的原因(yīn)
造成加工(gōng)精度異常(cháng)故障的原(yuan)因隐蔽性(xing)強，診斷難(nan)度比較大(da)。筆者根據(jù)多年實踐(jiàn)經驗，歸納(na)出五個主(zhǔ)要原因：機(jī)床進給單(dān)位被改動(dong)或變化;機(ji)床各個軸(zhou)的零點偏(pian)置異常;軸(zhóu)向的反向(xiang)間隙異常(chang);電機運行(hang)狀态異常(chang)，即電氣及(jí)控制部分(fèn)異常;機械(xiè)故障，如絲(sī)杠，軸承，軸(zhóu)聯器等部(bù)件。另外加(jiā)工程序的(de)編制，刀具(ju)的選擇及(jí)人爲因素(sù)，也可能導(dǎo)緻加工精(jīng)度異常。金(jin)屬加工微(wei)信，内容不(bú)錯，值得關(guan)注。
二、數控(kong)機床故障(zhàng)診斷原則(ze)
1.先外部後(hòu)内部數控(kong)機床是集(ji)機械，液壓(yā)，電氣爲一(yī)體的機床(chuáng)，故其故障(zhang)的發生也(ye)會由這三(san)者綜合反(fan)映出來。維(wei)修人員應(yīng)先由外向(xiang)内逐一進(jin)行排查，盡(jin)量避免随(sui)意地啓封(fēng)，拆卸，否則(zé)會擴大故(gu)障，使機床(chuang)喪失精度(dù)，降低性能(neng)。
2.先機械後(hòu)電氣一般(ban)來說，機械(xiè)故障較易(yi)發覺，而數(shu)控系統故(gu)障的診斷(duan)則難度較(jiào)大些。在故(gù)障檢修之(zhi)前，首先注(zhù)意排除機(jī)械性的故(gù)障，往往可(kě)達到事半(bàn)功倍的效(xiào)果。
而對(dui)破壞性故(gù)障，必須先(xian)排除危險(xiǎn)後，方可通(tōng)電。
4.先簡單(dān)後複雜當(dang)出現多種(zhong)故障互相(xiàng)交織掩蓋(gài)，一時無從(cóng)下手時，應(ying)先解決容(rong)易的問題(ti)，後解決難(nan)度較大的(de)問題。往往(wang)簡單問題(ti)解決後，難(nán)度大的問(wèn)題也可能(neng)變得容易(yi)。
三、數(shù)控機床故(gù)障診斷方(fāng)法
1.直觀法(fa)(望聞問切(qie))問-機床的(de)故障現象(xiang)，加工狀況(kuàng)等;看-CRT報警(jing)信息，報警(jǐng)指示燈，電(diàn)容器等元(yuan)件變形煙(yan)熏燒焦，保(bao)護器脫扣(kòu)等;聽-異常(cháng)聲響;聞-電(dian)氣元件焦(jiāo)糊味及其(qí)它異味;摸(mo)-發熱，振動(dong)，接觸不良(liang)等。金屬加(jiā)工微信，内(nei)容不錯，值(zhi)得關注。
2.參(can)數檢查法(fǎ)參數通常(chang)是存放在(zai)RAM中，有時電(dian)池電壓不(bu)足，系統長(zhang)期不通電(diàn)或外部幹(gan)擾都會使(shǐ)參數丢失(shī)或混亂，應(ying)根據故障(zhàng)特征，檢查(chá)和校對有(you)關參數。
3.隔(ge)離法一些(xie)故障，難以(yǐ)區分是數(shu)控部分，還(hái)是伺服系(xì)統或機械(xiè)部分造成(chéng)的，常采用(yòng)隔離法。
4.同(tong)類對調法(fǎ)用同功能(neng)的備用闆(pan)替換被懷(huai)疑有故障(zhang)的模闆，或(huò)将功能相(xiàng)同的模闆(pǎn)或單元相(xiang)互交換。
5.功(gong)能程序測(ce)試法将G，M，S，T，功(gong)能的全部(bu)指令編寫(xiě)一些小程(cheng)序，在診斷(duan)故障時運(yùn)行這些程(cheng)序，即可判(pàn)斷功能的(de)缺失。
1.機械(xiè)故障導緻(zhi)加工精度(dù)異常故障(zhàng)現象：一台(tai)SV-1000立式加工(gōng)中心，采用(yòng)Frank系統。在加(jia)工連杆模(mo)具過程中(zhōng)，忽然發現(xian)Z軸進給異(yi)常，造成至(zhi)少1mm的切削(xuē)誤差量(Z方(fang)向過切)。
故(gù)障診斷：調(diào)查中了解(jie)到，故障是(shi)忽然發生(sheng)的。機床在(zài)點動，在手(shǒu)動輸入數(shù)據方式操(cao)作下各個(ge)軸運行正(zhèng)常，且回參(can)考點正常(cháng)，無任何報(bào)警提示，電(diàn)氣控制部(bù)分硬故障(zhang)的可能性(xing)排除。應主(zhu)要對以下(xià)幾個方面(miàn)逐一進行(háng)檢查。金屬(shǔ)加工微信(xìn)，内容不錯(cuò)，值得關注(zhù)。
檢(jiǎn)查機床Z軸(zhou)精度。用手(shou)搖脈沖發(fā)生器移動(dong)Z軸，(将其倍(bei)率定爲1×100的(de)擋位，即每(mei)變化一步(bù)，電機進給(gei)0.1mm)，配合百分(fen)表觀察Z軸(zhou)的運動情(qíng)況。在單向(xiàng)運動保持(chí)正常後作(zuò)爲起始點(diǎn)的正向運(yùn)動，脈沖器(qì)每變化一(yi)步，機床Z軸(zhou)運動的實(shi)際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuō)明電機運(yun)行良好，定(dìng)位精度也(ye)良好。而返(fǎn)回機床實(shí)際運動位(wèi)移的變化(huà)上，可以分(fèn)爲四個階(jiē)段：(1)機床運(yùn)動距離d1>d=0.1mm(斜(xié)率大于1);(2)表(biao)現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜(xie)率小于1);(3)機(ji)床機構實(shí)際沒移動(dòng)，表現出标(biao)準的反向(xiang)間隙;(4)機床(chuang)運動距離(lí)與脈沖器(qì)經定數值(zhí)相等(斜率(lü)等于1)，恢複(fú)到機床的(de)正常運動(dòng)。無論怎樣(yang)對反向間(jian)隙進行補(bǔ)償，其表現(xian)出的特征(zheng)是：除了(3)階(jiē)段補償外(wài)，其他各段(duàn)變化依然(rán)存在，特别(bié)是(1)階段嚴(yan)重影響到(dao)機床的加(jia)工精度。補(bu)償中發現(xian)，間隙補償(chang)越大，(1)階段(duàn)移動的距(jù)離也越大(da)。金屬加工(gong)微信，内容(róng)不錯，值得(de)關注。
分析(xī)上述檢查(chá)認爲存在(zai)幾點可能(neng)原因：一是(shì)電機有異(yi)常，二是機(ji)械方面有(yǒu)故障，三是(shì)絲杠存在(zai)間隙。爲了(le)進一步診(zhen)斷故障，将(jiang)電機和絲(si)杠完全脫(tuo)開，分别對(duì)電機和機(jī)械部分進(jìn)行檢查。檢(jiǎn)查結果是(shi)電機運行(háng)正常;在對(duì)機械部分(fèn)診斷中發(fa)現，用手盤(pan)動絲杠時(shi)，返回運動(dong)初始有很(hen)大的空缺(que)感。而正常(cháng)情況下，應(ying)該能感覺(jiào)到軸承有(yǒu)序而平滑(hua)的移動。
故(gù)障處理：經(jīng)過拆卸檢(jian)查發現該(gāi)軸承确實(shí)受損，且有(yǒu)滾珠脫落(luo)。更換後機(jī)床恢複正(zhèng)常。
2.控制邏(luó)輯不妥導(dao)緻加工精(jing)度異常
故(gù)障現象：一(yī)台上海機(ji)床廠家生(shēng)産的加工(gōng)中心，系統(tong)是Frank.加工過(guo)程中，發現(xiàn)該機床X軸(zhóu)精度異常(cháng)，精度誤差(cha)小爲0.008mm，大爲(wèi)1.2mm.故障診斷(duan)：檢查中，機(jī)床已經按(àn)照要求設(shè)置了G54工件(jian)坐标系。在(zai)手動輸入(rù)數據方式(shi)操作下，以(yi)G54坐标系運(yun)行一段程(chéng)序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(ji)床運行結(jié)束後顯示(shì)器上顯示(shi)的機械坐(zuo)标值爲(X軸(zhóu))“-1025.243”，記錄下該(gai)數值。然後(hou)在手動方(fāng)式下，将機(ji)床點動到(dào)其他任意(yì)位置，再次(ci)在手動輸(shū)入數據方(fāng)式操作下(xià)運行剛才(cái)的程序段(duàn)，待機床停(tíng)止後，發現(xian)此時機床(chuáng)坐标數值(zhi)顯示爲“-1024.891”，同(tóng)上一次執(zhí)行後的數(shù)值比較相(xiàng)差了0.352mm.按照(zhào)同樣的方(fang)法，将X軸點(dian)動移動到(dào)不同的位(wei)置，反複執(zhi)行該程序(xù)段，而顯示(shi)器上顯示(shì)的數值都(dōu)有所不同(tóng)(不穩定)。金(jin)屬加工微(wei)信，内容不(bu)錯，值得關(guān)注。用百分(fèn)表對X軸進(jìn)行仔細檢(jiǎn)查，發現機(ji)械位置實(shí)際誤差同(tong)數字顯示(shì)出來的誤(wù)差基本一(yi)緻，從而認(rèn)爲故障原(yuán)因爲X軸重(zhòng)複定位誤(wu)差過大。對(duì)X軸的反向(xiàng)間隙及定(dìng)位精度進(jin)行檢查，重(zhòng)新補償其(qí)誤差值，結(jié)果起不到(dao)任何作用(yong)。因此懷疑(yi)光栅尺及(jí)系統參數(shù)等有問題(ti)。但爲什麽(me)産生如此(ci)大的誤差(chà)，卻又未出(chu)現相應的(de)報警信息(xi)進一步檢(jiǎn)查發現，此(cǐ)軸爲垂直(zhi)方向的軸(zhou)，當X軸松開(kāi)時主軸箱(xiāng)向下掉，造(zao)成了誤差(cha)。
故障處理(lǐ)：對機床的(de)PLC邏輯控制(zhì)程序做了(le)修改，即在(zài)X軸松開時(shi)，先把X軸使(shǐ)能加載，再(zài)把X軸松開(kāi);而在X軸夾(jia)緊時，先把(bǎ)X軸夾緊後(hòu)，再把使能(néng)去掉。調整(zhěng)後機床故(gu)障得以解(jie)決。
3.機床位(wèi)置問題導(dao)緻加工精(jīng)度異常
故(gu)障現象：一(yi)台杭州産(chan)的立式數(shu)控銑床，配(pèi)備北京KND-10M系(xì)統。在點動(dòng)或加工過(guo)程中，發現(xian)Z軸異常。
故(gu)障診斷：檢(jian)查發現，Z軸(zhou)上下移動(dong)不均勻且(qiě)有噪聲，且(qie)存在一定(dìng)間隙。電機(ji)啓動時，在(zai)點動方式(shi)下Z軸向上(shàng)運動存在(zai)不穩定的(de)噪聲及受(shou)力不均勻(yun)，且感覺電(dian)機抖動比(bi)較厲害;而(er)向下運動(dong)時，就沒有(you)抖動得這(zhè)麽明顯;停(ting)止時不抖(dou)動，在加工(gong)過程中表(biǎo)現得比較(jiao)明顯。分析(xi)認爲，故障(zhang)原因有三(sān)點：一是絲(si)杠反向間(jian)隙很大;二(er)是Z軸電機(ji)工作異常(cháng);三是皮帶(dai)輪受損至(zhì)受力不均(jun1)。但有一個(ge)問題要注(zhu)意的是，停(tíng)止時不抖(dǒu)動，上下運(yun)動不均勻(yun)，所以電機(jī)工作異常(cháng)這個問題(tí)可以排除(chu)。金屬加工(gōng)微信，内容(rong)不錯，值得(de)關注。因此(ci)先對機械(xie)部分診斷(duàn)，在診斷測(cè)試過程中(zhong)沒有發現(xian)異常，在公(gong)差之内。利(lì)用排除法(fǎ)則，餘下的(de)隻有皮帶(dai)問題了，在(zài)檢測皮帶(dài)時，發覺這(zhè)條皮帶剛(gāng)換不久，但(dàn)在細心檢(jiǎn)測皮帶時(shi)，發現皮帶(dai)内側出現(xiàn)不同程度(dù)的受損，很(hen)明顯是受(shou)力不均所(suǒ)至，是什麽(me)原因造成(chéng)的呢在診(zhen)斷中發現(xiàn)電機放置(zhi)有問題，即(ji)裝夾的角(jiǎo)度位置不(bú)對稱造成(chéng)受力不均(jun)。
故障處理(lǐ)：隻要将電(dian)機重裝，對(duì)準角度，測(cè)量好距離(li)(電機與Z軸(zhou)的軸承)，皮(pi)帶兩邊(長(zhang)度)要均勻(yún)。這樣，Z軸上(shang)下移動不(bú)均勻且有(yǒu)噪聲及抖(dou)動現象就(jiù)消除了，Z軸(zhou)加工恢複(fú)正常。
導(dao)緻加工精(jīng)度異常系(xi)統參數主(zhu)要包括機(jī)床進給單(dān)位，零點偏(pian)置，反向間(jiān)隙等。例如(rú)Frank數控系統(tǒng)，其進給單(dan)位有公制(zhì)和英制兩(liǎng)種。在機床(chuang)修理過程(cheng)中對于局(jú)部處理，常(chang)常影響到(dào)零點偏置(zhi)和間隙的(de)變化，故障(zhàng)處理完畢(bì)後應作适(shi)時的調整(zheng)和修改;另(lìng)一方面，由(yóu)于機械磨(mo)損嚴重或(huò)連接位松(song)動也可能(neng)造成參數(shù)實測值的(de)變化，需要(yao)對參數做(zuo)相應的修(xiu)改才能滿(man)足機床加(jia)工精度的(de)要求。
故障(zhàng)現象：一台(tai)杭州産的(de)立式數控(kong)銑床，配備(bei)北京KND-10M系統(tǒng)。在加工過(guò)程中，發現(xiàn)X軸精度異(yi)常。
故障診(zhěn)斷：檢查發(fa)現X軸存在(zai)一定間隙(xi)，且電機啓(qǐ)動時存在(zai)不穩定的(de)現象。用手(shǒu)觸摸X軸電(diàn)機時感覺(jiào)電機拉動(dong)比較厲害(hai)，停止時拉(lā)動不明顯(xian)，尤其是點(diǎn)動方式下(xia)比較明顯(xian)。分析認爲(wèi)，故障原因(yin)有兩點：一(yī)是絲杠反(fǎn)間隙很大(da);二是X軸電(dian)機工作異(yi)常。
故障處(chù)理：利用KND-10M系(xi)統的參數(shu)功能，對電(dian)機進行調(diào)試。首先對(duì)存在的間(jian)隙進行補(bu)償，再調整(zhěng)伺服系統(tong)參數及脈(mò)沖抑制功(gong)能參數，X軸(zhou)電機的抖(dǒu)動消除，機(ji)床加工精(jīng)度恢複正(zheng)常。
通過對(duì)數控機床(chuáng)加工精度(du)異常故障(zhang)診斷和處(chù)理方法的(de)探讨，把實(shí)習生産中(zhōng)所遇到的(de)實際問題(ti)及解決方(fang)法加以歸(guī)納，充實了(le)教學内容(rong)并滲透到(dao)生産實踐(jiàn)中，不但讓(rang)學生掌握(wò)了解決問(wèn)題的方法(fa)，更重要的(de)是培養了(le)學生實際(ji)操作能力(lì)，運用知識(shí)分析和解(jiě)決問題的(de)能力，達到(dào)技工學校(xiao)教育教學(xue)的目标，使(shǐ)學生成爲(wèi)适應市場(chang)需求的實(shi)用型人才(cai)。