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數控機床(chuang)加工 精度異常的(de)原因及解決方法(fa)
一、造成加工精度(du)異常故障的原因(yin)
造成加工精度異(yi)常故障的原因隐(yin)蔽性強，診斷難度(du)比較大。筆者根據(ju)多年實踐經驗，歸(guī)納出五個主要原(yuan)因：機床進給單位(wei)被改動或變化;機(jī)床各個軸的零點(diǎn)偏置異常;軸向的(de)反向間隙異常;電(diàn)機運行狀态異常(cháng)，即電氣及控制部(bu)分異常;機械故障(zhàng)，如絲杠，軸承，軸聯(lian)器等部件。另外加(jiā)工程序的編制，刀(dāo)具的選擇及人爲(wei)因素，也可能導緻(zhi)加工精度異常。金(jin)屬加工微信，内容(róng)不錯，值得關注。
二(er)、數控機床故障診(zhěn)斷原則
1.先外部後(hou)内部數控機床是(shì)集機械，液壓，電氣(qi)爲一體的機床，故(gu)其故障的發生也(yě)會由這三者綜合(he)反映出來。維修人(ren)員應先由外向内(nei)逐一進行排查，盡(jìn)量避免随意地啓(qǐ)封，拆卸，否則會擴(kuo)大故障，使機床喪(sàng)失精度，降低性能(neng)。
2.先機械後電氣一(yi)般來說，機械故障(zhàng)較易發覺，而數控(kong)系統故障的診斷(duàn)則難度較大些。在(zai)故障檢修之前，首(shǒu)先注意排除機械(xiè)性的故障，往往可(kě)達到事半功倍的(de)效果。
3.先靜後動先(xian)在機床斷電的靜(jìng)止狀态下，通過了(le)解，觀察，測試，分析(xī)，确認爲非破壞性(xìng)故障後，方可給機(jī)床通電;在運行工(gong)況下，進行動态的(de)觀察，檢驗和測試(shi)，查找故障。
而對破(po)壞性故障，必須先(xiān)排除危險後，方可(ke)通電。
三、數(shu)控機床故障診斷(duàn)方法
2.參數檢查法參(can)數通常是存放在(zai)RAM中，有時電池電壓(ya)不足，系統長期不(bu)通電或外部幹擾(rǎo)都會使參數丢失(shi)或混亂，應根據故(gù)障特征，檢查和校(xiào)對有關參數。
3.隔離(li)法一些故障，難以(yi)區分是數控部分(fen)，還是伺服系統或(huò)機械部分造成的(de)，常采用隔離法。
4.同(tong)類對調法用同功(gong)能的備用闆替換(huàn)被懷疑有故障的(de)模闆，或将功能相(xiang)同的模闆或單元(yuán)相互交換。
5.功能程(chéng)序測試法将G，M，S，T，功能(neng)的全部指令編寫(xiě)一些小程序，在診(zhen)斷故障時運行這(zhè)些程序，即可判斷(duàn)功能的缺失。
四、加(jiā)工精度異常故障(zhang)診斷和處理實例(li)
1.機械故障導緻加(jiā)工精度異常故障(zhàng)現象：一台SV-1000立式加(jia)工中心，采用Frank系統(tong)。在加工連杆模具(ju)過程中，忽然發現(xiàn)Z軸進給異常，造成(chéng)至少1mm的切削誤差(chà)量(Z方向過切)。
檢查機床精度(du)異常時正在運行(hang)的加工程序段，特(te)别是刀具長度補(bǔ)償，加工坐标系(G54-G59)的(de)校對和計算。
在點(dian)動方式下，反複運(yun)動Z軸，經過視，觸，聽(ting)，對其運動狀态診(zhen)斷，發現Z向運動噪(zào)音異常，特别是快(kuài)速點動，噪音更加(jia)明顯。由此判斷，機(jī)械方面可能存在(zai)隐患。
檢查機床Z軸(zhóu)精度。用手搖脈沖(chòng)發生器移動Z軸，(将(jiāng)其倍率定爲1×100的擋(dang)位，即每變化一步(bù)，電機進給0.1mm)，配合百(bǎi)分表觀察Z軸的運(yun)動情況。在單向運(yùn)動保持正常後作(zuò)爲起始點的正向(xiàng)運動，脈沖器每變(biàn)化一步，機床Z軸運(yùn)動的實際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuo)明電機運行良好(hao)，定位精度也良好(hǎo)。而返回機床實際(jì)運動位移的變化(huà)上，可以分爲四個(gè)階段：(1)機床運動距(ju)離d1>d=0.1mm(斜率大于1);(2)表現(xiàn)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);(3)機(jī)床機構實際沒移(yí)動，表現出标準的(de)反向間隙;(4)機床運(yun)動距離與脈沖器(qì)經定數值相等(斜(xie)率等于1)，恢複到機(ji)床的正常運動。無(wú)論怎樣對反向間(jian)隙進行補償，其表(biǎo)現出的特征是：除(chú)了(3)階段補償外，其(qi)他各段變化依然(ran)存在，特别是(1)階段(duàn)嚴重影響到機床(chuang)的加工精度。補償(chang)中發現，間隙補償(cháng)越大，(1)階段移動的(de)距離也越大。金屬(shǔ)加工微信，内容不(bu)錯，值得關注。
分析(xi)上述檢查認爲存(cun)在幾點可能原因(yin)：一是電機有異常(chang)，二是機械方面有(you)故障，三是絲杠存(cún)在間隙。爲了進一(yi)步診斷故障，将電(diàn)機和絲杠完全脫(tuō)開，分别對電機和(hé)機械部分進行檢(jian)查。檢查結果是電(dian)機運行正常;在對(dui)機械部分診斷中(zhong)發現，用手盤動絲(si)杠時，返回運動初(chu)始有很大的空缺(que)感。而正常情況下(xia)，應該能感覺到軸(zhóu)承有序而平滑的(de)移動。
故障處理：經(jing)過拆卸檢查發現(xiàn)該軸承确實受損(sǔn)，且有滾珠脫落。更(gèng)換後機床恢複正(zhèng)常。
2.控制邏輯不妥(tuǒ)導緻加工精度異(yì)常
故障現象：一台(tai)上海機床廠家生(sheng)産的加工中心，系(xi)統是Frank.加工過程中(zhōng)，發現該機床X軸精(jīng)度異常，精度誤差(chà)小爲0.008mm，大爲1.2mm.故障診(zhěn)斷：檢查中，機床已(yi)經按照要求設置(zhì)了G54工件坐标系。在(zai)手動輸入數據方(fang)式操作下，以G54坐标(biao)系運行一段程序(xu)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床運行結(jié)束後顯示器上顯(xian)示的機械坐标值(zhí)爲(X軸)“-1025.243”，記錄下該數(shu)值。然後在手動方(fāng)式下，将機床點動(dong)到其他任意位置(zhì)，再次在手動輸入(ru)數據方式操作下(xià)運行剛才的程序(xù)段，待機床停止後(hòu)，發現此時機床坐(zuo)标數值顯示爲“-1024.891”，同(tong)上一次執行後的(de)數值比較相差了(le)0.352mm.按照同樣的方法(fǎ)，将X軸點動移動到(dào)不同的位置，反複(fú)執行該程序段，而(ér)顯示器上顯示的(de)數值都有所不同(tong)(不穩定)。金屬加工(gong)微信，内容不錯，值(zhí)得關注。用百分表(biǎo)對X軸進行仔細檢(jiǎn)查，發現機械位置(zhì)實際誤差同數字(zi)顯示出來的誤差(chà)基本一緻，從而認(ren)爲故障原因爲X軸(zhóu)重複定位誤差過(guo)大。對X軸的反向間(jiān)隙及定位精度進(jìn)行檢查，重新補償(chang)其誤差值，結果起(qǐ)不到任何作用。因(yīn)此懷疑光栅尺及(ji)系統參數等有問(wèn)題。但爲什麽産生(sheng)如此大的誤差，卻(què)又未出現相應的(de)報警信息進一步(bù)檢查發現，此軸爲(wèi)垂直方向的軸，當(dang)X軸松開時主軸箱(xiāng)向下掉，造成了誤(wu)差。
3.機床位置(zhi)問題導緻加工精(jing)度異常
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。在點動(dòng)或加工過程中，發(fa)現Z軸異常。
故障診(zhěn)斷：檢查發現，Z軸上(shàng)下移動不均勻且(qie)有噪聲，且存在一(yī)定間隙。電機啓動(dòng)時，在點動方式下(xia)Z軸向上運動存在(zài)不穩定的噪聲及(ji)受力不均勻，且感(gan)覺電機抖動比較(jiào)厲害;而向下運動(dòng)時，就沒有抖動得(dé)這麽明顯;停止時(shi)不抖動，在加工過(guo)程中表現得比較(jiào)明顯。分析認爲，故(gu)障原因有三點：一(yī)是絲杠反向間隙(xi)很大;二是Z軸電機(jī)工作異常;三是皮(pí)帶輪受損至受力(li)不均。但有一個問(wèn)題要注意的是，停(tíng)止時不抖動，上下(xià)運動不均勻，所以(yǐ)電機工作異常這(zhè)個問題可以排除(chu)。金屬加工微信，内(nei)容不錯，值得關注(zhu)。因此先對機械部(bu)分診斷，在診斷測(ce)試過程中沒有發(fā)現異常，在公差之(zhī)内。利用排除法則(ze)，餘下的隻有皮帶(dài)問題了，在檢測皮(pi)帶時，發覺這條皮(pí)帶剛換不久，但在(zai)細心檢測皮帶時(shí)，發現皮帶内側出(chu)現不同程度的受(shou)損，很明顯是受力(li)不均所至，是什麽(me)原因造成的呢在(zai)診斷中發現電機(jī)放置有問題，即裝(zhuāng)夾的角度位置不(bu)對稱造成受力不(bu)均。
導緻加工(gong)精度異常系統參(cān)數主要包括機床(chuang)進給單位，零點偏(piān)置，反向間隙等。例(lì)如Frank數控系統，其進(jìn)給單位有公制和(hé)英制兩種。在機床(chuáng)修理過程中對于(yú)局部處理，常常影(ying)響到零點偏置和(he)間隙的變化，故障(zhàng)處理完畢後應作(zuo)适時的調整和修(xiu)改;另一方面，由于(yú)機械磨損嚴重或(huò)連接位松動也可(kě)能造成參數實測(cè)值的變化，需要對(duì)參數做相應的修(xiū)改才能滿足機床(chuang)加工精度的要求(qiú)。
故障現象：一台杭(hang)州産的立式數控(kòng)銑床，配備北京KND-10M系(xi)統。在加工過程中(zhong)，發現X軸精度異常(cháng)。
故障診斷：檢查發(fa)現X軸存在一定間(jiān)隙，且電機啓動時(shí)存在不穩定的現(xiàn)象。用手觸摸X軸電(dian)機時感覺電機拉(la)動比較厲害，停止(zhi)時拉動不明顯，尤(yóu)其是點動方式下(xià)比較明顯。分析認(rèn)爲，故障原因有兩(liǎng)點：一是絲杠反間(jian)隙很大;二是X軸電(diàn)機工作異常。
故障(zhàng)處理：利用KND-10M系統的(de)參數功能，對電機(jī)進行調試。首先對(dui)存在的間隙進行(háng)補償，再調整伺服(fu)系統參數及脈沖(chòng)抑制功能參數，X軸(zhou)電機的抖動消除(chú)，機床加工精度恢(huī)複正常。