數控機床(chuáng)加工精度(dù)異常的原(yuán)因及解決(jue)方法

數控機床(chuang)加工 精度(du)異常的原(yuan)因及解決(jué)方法

　　一、造(zao)成加工精(jing)度異常故(gù)障的原因(yin)

　　造成加工(gong)精度異常(chang)故障的原(yuán)因隐蔽性(xing)強，診斷難(nán)度比較大(da)。筆者根據(jù)多年實踐(jian)經驗，歸納(nà)出五個主(zhu)要原因：機(jī)床進給單(dan)位被改動(dong)或變化;機(jī)床各個軸(zhou)的零點偏(piān)置異常;軸(zhou)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(fen)異常;機械(xiè)故障，如絲(sī)杠，軸承，軸(zhou)聯器等部(bù)件。另外加(jiā)工程序的(de)編制，刀具(jù)的選擇及(ji)人爲因素(su)，也可能導(dǎo)緻加工精(jīng)度異常。金(jīn)屬加工微(wēi)信，内容不(bu)錯，值得關(guān)注。

　　二、數控(kong)機床故障(zhang)診斷原則(zé)

　　1.先外部後(hou)内部數控(kòng)機床是集(ji)機械，液壓(ya)，電氣爲一(yī)體的機床(chuang)，故其故障(zhàng)的發生也(yě)會由這三(sān)者綜合反(fan)映出來。維(wéi)修人員應(ying)先由外向(xiang)内逐一進(jìn)行排查，盡(jin)量避免随(sui)意地啓封(fēng)，拆卸，否則(ze)會擴大故(gu)障，使機床(chuáng)喪失精度(du)，降低性能(néng)。

　　2.先機械後(hou)電氣一般(ban)來說，機械(xie)故障較易(yì)發覺，而數(shù)控系統故(gu)障的診斷(duàn)則難度較(jiao)大些。在故(gù)障檢修之(zhi)前，首先注(zhu)意排除機(jī)械性的故(gù)障，往往可(kě)達到事半(ban)功倍的效(xiào)果。

　　3.先靜後(hou)動先在機(ji)床斷電的(de)靜止狀态(tài)下，通過了(le)解，觀察，測(cè)試，分析，确(que)認爲非破(pò)壞性故障(zhang)後，方可給(gěi)機床通電(dian);在運行工(gong)況下，進行(hang)動态的觀(guān)察，檢驗和(he)測試，查找(zhǎo)故障。

　　而對(duì)破壞性故(gù)障，必須先(xian)排除危險(xian)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(xiang)交織掩蓋(gài)，一時無從(cóng)下手時，應(yīng)先解決容(rong)易的問題(ti)，後解決難(nán)度較大的(de)問題。往往(wang)簡單問題(ti)解決後，難(nan)度大的問(wen)題也可能(néng)變得容易(yi)。

　　三、數(shù)控機床故(gu)障診斷方(fāng)法

　　1.直觀法(fǎ)(望聞問切(qiē))問-機床的(de)故障現象(xiàng)，加工狀況(kuang)等;看-CRT報警(jing)信息，報警(jing)指示燈，電(dian)容器等元(yuán)件變形煙(yan)熏燒焦，保(bao)護器脫扣(kòu)等;聽-異常(chang)聲響;聞-電(diàn)氣元件焦(jiao)糊味及其(qí)它異味;摸(mō)-發熱，振動(dòng)，接觸不良(liang)等。金屬加(jiā)工微信，内(nei)容不錯，值(zhí)得關注。

　　2.參(cān)數檢查法(fǎ)參數通常(chang)是存放在(zài)RAM中，有時電(diàn)池電壓不(bú)足，系統長(zhǎng)期不通電(diàn)或外部幹(gàn)擾都會使(shi)參數丢失(shī)或混亂，應(yīng)根據故障(zhàng)特征，檢查(chá)和校對有(you)關參數。

　　3.隔(gé)離法一些(xie)故障，難以(yi)區分是數(shu)控部分，還(hái)是伺服系(xi)統或機械(xie)部分造成(cheng)的，常采用(yong)隔離法。

　　4.同(tóng)類對調法(fǎ)用同功能(neng)的備用闆(pǎn)替換被懷(huái)疑有故障(zhang)的模闆，或(huò)将功能相(xiàng)同的模闆(pan)或單元相(xiàng)互交換。

　　5.功(gōng)能程序測(ce)試法将G，M，S，T，功(gōng)能的全部(bu)指令編寫(xie)一些小程(cheng)序，在診斷(duàn)故障時運(yùn)行這些程(cheng)序，即可判(pàn)斷功能的(de)缺失。

　　四、加(jiā)工精度異(yì)常故障診(zhen)斷和處理(lǐ)實例

　　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(gong)中心，采用(yòng)Frank系統。在加(jia)工連杆模(mó)具過程中(zhong)，忽然發現(xiàn)Z軸進給異(yi)常，造成至(zhì)少1mm的切削(xue)誤差量(Z方(fāng)向過切)。

　　故(gù)障診斷：調(diao)查中了解(jiě)到，故障是(shi)忽然發生(sheng)的。機床在(zai)點動，在手(shǒu)動輸入數(shù)據方式操(cāo)作下各個(ge)軸運行正(zhèng)常，且回參(can)考點正常(cháng)，無任何報(bao)警提示，電(dian)氣控制部(bù)分硬故障(zhàng)的可能性(xìng)排除。應主(zhǔ)要對以下(xià)幾個方面(miàn)逐一進行(hang)檢查。金屬(shǔ)加工微信(xìn)，内容不錯(cuo)，值得關注(zhu)。

　　檢查機床(chuang)精度異常(cháng)時正在運(yun)行的加工(gong)程序段，特(te)别是刀具(jù)長度補償(cháng)，加工坐标(biāo)系(G54-G59)的校對(dui)和計算。

　　在(zai)點動方式(shì)下，反複運(yùn)動Z軸，經過(guo)視，觸，聽，對(dui)其運動狀(zhuàng)态診斷，發(fa)現Z向運動(dòng)噪音異常(chang)，特别是快(kuai)速點動，噪(zào)音更加明(ming)顯。由此判(pan)斷，機械方(fāng)面可能存(cún)在隐患。

　　檢(jian)查機床Z軸(zhóu)精度。用手(shou)搖脈沖發(fā)生器移動(dòng)Z軸，(将其倍(bei)率定爲1×100的(de)擋位，即每(měi)變化一步(bu)，電機進給(gěi)0.1mm)，配合百分(fèn)表觀察Z軸(zhou)的運動情(qíng)況。在單向(xiang)運動保持(chí)正常後作(zuo)爲起始點(diǎn)的正向運(yun)動，脈沖器(qì)每變化一(yi)步，機床Z軸(zhóu)運動的實(shí)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(yě)良好。而返(fǎn)回機床實(shi)際運動位(wei)移的變化(huà)上，可以分(fen)爲四個階(jie)段：(1)機床運(yun)動距離d1>d=0.1mm(斜(xie)率大于1);(2)表(biǎo)現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜(xie)率小于1);(3)機(ji)床機構實(shi)際沒移動(dong)，表現出标(biāo)準的反向(xiàng)間隙;(4)機床(chuáng)運動距離(lí)與脈沖器(qì)經定數值(zhí)相等(斜率(lǜ)等于1)，恢複(fu)到機床的(de)正常運動(dong)。無論怎樣(yàng)對反向間(jiān)隙進行補(bu)償，其表現(xian)出的特征(zheng)是：除了(3)階(jie)段補償外(wai)，其他各段(duàn)變化依然(ran)存在，特别(bie)是(1)階段嚴(yán)重影響到(dao)機床的加(jiā)工精度。補(bǔ)償中發現(xian)，間隙補償(chang)越大，(1)階段(duàn)移動的距(ju)離也越大(da)。金屬加工(gong)微信，内容(rong)不錯，值得(de)關注。

　　分析(xi)上述檢查(chá)認爲存在(zai)幾點可能(néng)原因：一是(shì)電機有異(yì)常，二是機(ji)械方面有(you)故障，三是(shì)絲杠存在(zai)間隙。爲了(le)進一步診(zhěn)斷故障，将(jiang)電機和絲(si)杠完全脫(tuo)開，分别對(dui)電機和機(ji)械部分進(jìn)行檢查。檢(jiǎn)查結果是(shì)電機運行(háng)正常;在對(dui)機械部分(fen)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(quē)感。而正常(cháng)情況下，應(yīng)該能感覺(jiào)到軸承有(you)序而平滑(huá)的移動。

　　故(gù)障處理：經(jing)過拆卸檢(jian)查發現該(gāi)軸承确實(shi)受損，且有(you)滾珠脫落(luò)。更換後機(ji)床恢複正(zheng)常。

　　2.控制邏(luo)輯不妥導(dǎo)緻加工精(jing)度異常

　　故(gu)障現象：一(yī)台上海機(ji)床廠家生(shēng)産的加工(gong)中心，系統(tǒng)是Frank.加工過(guò)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(jiàn)坐标系。在(zài)手動輸入(rù)數據方式(shì)操作下，以(yǐ)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(zhou))“-1025.243”，記錄下該(gai)數值。然後(hòu)在手動方(fāng)式下，将機(jī)床點動到(dao)其他任意(yi)位置，再次(ci)在手動輸(shū)入數據方(fang)式操作下(xia)運行剛才(cái)的程序段(duan)，待機床停(ting)止後，發現(xian)此時機床(chuang)坐标數值(zhí)顯示爲“-1024.891”，同(tong)上一次執(zhi)行後的數(shù)值比較相(xiang)差了0.352mm.按照(zhào)同樣的方(fāng)法，将X軸點(diǎn)動移動到(dào)不同的位(wei)置，反複執(zhi)行該程序(xu)段，而顯示(shi)器上顯示(shi)的數值都(dōu)有所不同(tóng)(不穩定)。金(jin)屬加工微(wei)信，内容不(bú)錯，值得關(guān)注。用百分(fen)表對X軸進(jin)行仔細檢(jiǎn)查，發現機(jī)械位置實(shi)際誤差同(tong)數字顯示(shi)出來的誤(wù)差基本一(yī)緻，從而認(rèn)爲故障原(yuan)因爲X軸重(zhong)複定位誤(wù)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(zhong)新補償其(qí)誤差值，結(jié)果起不到(dào)任何作用(yong)。因此懷疑(yi)光栅尺及(jí)系統參數(shu)等有問題(tí)。但爲什麽(me)産生如此(cǐ)大的誤差(cha)，卻又未出(chu)現相應的(de)報警信息(xī)進一步檢(jian)查發現，此(ci)軸爲垂直(zhi)方向的軸(zhou)，當X軸松開(kai)時主軸箱(xiang)向下掉，造(zào)成了誤差(cha)。

　　故障處理(lǐ)：對機床的(de)PLC邏輯控制(zhi)程序做了(le)修改，即在(zài)X軸松開時(shí)，先把X軸使(shi)能加載，再(zai)把X軸松開(kai);而在X軸夾(jia)緊時，先把(ba)X軸夾緊後(hou)，再把使能(néng)去掉。調整(zhěng)後機床故(gù)障得以解(jie)決。

　　3.機床位(wèi)置問題導(dǎo)緻加工精(jīng)度異常

　　故(gu)障現象：一(yi)台杭州産(chǎn)的立式數(shù)控銑床，配(pèi)備北京KND-10M系(xì)統。在點動(dong)或加工過(guò)程中，發現(xian)Z軸異常。

　　故(gù)障診斷：檢(jiǎn)查發現，Z軸(zhou)上下移動(dòng)不均勻且(qie)有噪聲，且(qiě)存在一定(dìng)間隙。電機(ji)啓動時，在(zài)點動方式(shi)下Z軸向上(shàng)運動存在(zài)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(ér)向下運動(dong)時，就沒有(yǒu)抖動得這(zhe)麽明顯;停(ting)止時不抖(dǒu)動，在加工(gong)過程中表(biǎo)現得比較(jiao)明顯。分析(xī)認爲，故障(zhàng)原因有三(san)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(dài)輪受損至(zhì)受力不均(jun)。但有一個(gè)問題要注(zhù)意的是，停(ting)止時不抖(dou)動，上下運(yun)動不均勻(yun)，所以電機(jī)工作異常(chang)這個問題(tí)可以排除(chu)。金屬加工(gong)微信，内容(rong)不錯，值得(dé)關注。因此(cǐ)先對機械(xiè)部分診斷(duàn)，在診斷測(ce)試過程中(zhōng)沒有發現(xiàn)異常，在公(gong)差之内。利(li)用排除法(fǎ)則，餘下的(de)隻有皮帶(dài)問題了，在(zai)檢測皮帶(dài)時，發覺這(zhè)條皮帶剛(gāng)換不久，但(dan)在細心檢(jiǎn)測皮帶時(shí)，發現皮帶(dài)内側出現(xiàn)不同程度(dù)的受損，很(hěn)明顯是受(shòu)力不均所(suo)至，是什麽(me)原因造成(chéng)的呢在診(zhen)斷中發現(xian)電機放置(zhì)有問題，即(jí)裝夾的角(jiǎo)度位置不(bú)對稱造成(cheng)受力不均(jun1)。

　　故障處理(lǐ)：隻要将電(diàn)機重裝，對(duì)準角度，測(cè)量好距離(lí)(電機與Z軸(zhou)的軸承)，皮(pí)帶兩邊(長(zhǎng)度)要均勻(yún)。這樣，Z軸上(shàng)下移動不(bu)均勻且有(you)噪聲及抖(dǒu)動現象就(jiù)消除了，Z軸(zhóu)加工恢複(fu)正常。

　　4.系統(tong)參數未優(yōu)化，電機運(yùn)行異常

　　導(dao)緻加工精(jing)度異常系(xi)統參數主(zhǔ)要包括機(ji)床進給單(dān)位，零點偏(pian)置，反向間(jian)隙等。例如(rú)Frank數控系統(tong)，其進給單(dān)位有公制(zhì)和英制兩(liǎng)種。在機床(chuang)修理過程(cheng)中對于局(ju)部處理，常(cháng)常影響到(dao)零點偏置(zhi)和間隙的(de)變化，故障(zhang)處理完畢(bi)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(néng)造成參數(shu)實測值的(de)變化，需要(yào)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(kòng)銑床，配備(bei)北京KND-10M系統(tong)。在加工過(guò)程中，發現(xian)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(qi)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(jiao)電機拉動(dòng)比較厲害(hai)，停止時拉(la)動不明顯(xiǎn)，尤其是點(dian)動方式下(xià)比較明顯(xian)。分析認爲(wèi)，故障原因(yīn)有兩點：一(yi)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(chu)理：利用KND-10M系(xì)統的參數(shù)功能，對電(dian)機進行調(diao)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(jī)床加工精(jīng)度恢複正(zhèng)常。

　　通過對(dui)數控機床(chuang)加工精度(du)異常故障(zhàng)診斷和處(chu)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(fāng)法加以歸(gui)納，充實了(le)教學内容(rong)并滲透到(dao)生産實踐(jiàn)中，不但讓(ràng)學生掌握(wo)了解決問(wen)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(jie)決問題的(de)能力，達到(dao)技工學校(xiào)教育教學(xué)的目标，使(shǐ)學生成爲(wei)适應市場(chang)需求的實(shi)用型人才(cai)。