數(shu)控機床加工(gong) 精度異常的(de)原因及解決(jue)方法
一、造成(cheng)加工精度異(yì)常故障的原(yuan)因
造成加工(gong)精度異常故(gù)障的原因隐(yǐn)蔽性強，診斷(duan)難度比較大(dà)。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(biàn)化;機床各個(gè)軸的零點偏(piān)置異常;軸向(xiàng)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(cháng);機械故障，如(ru)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(jí)人爲因素，也(yě)可能導緻加(jia)工精度異常(cháng)。金屬加工微(wēi)信，内容不錯(cuo)，值得關注。
二(er)、數控機床故(gù)障診斷原則(ze)
1.先外部後内(nei)部數控機床(chuang)是集機械，液(yè)壓，電氣爲一(yi)體的機床，故(gu)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(xie)，否則會擴大(da)故障，使機床(chuang)喪失精度，降(jiang)低性能。
2.先機(jī)械後電氣一(yi)般來說，機械(xiè)故障較易發(fā)覺，而數控系(xì)統故障的診(zhěn)斷則難度較(jiao)大些。在故障(zhang)檢修之前，首(shou)先注意排除(chu)機械性的故(gu)障，往往可達(dá)到事半功倍(bèi)的效果。
3.先靜(jìng)後動先在機(ji)床斷電的靜(jìng)止狀态下，通(tong)過了解，觀察(chá)，測試，分析，确(què)認爲非破壞(huai)性故障後，方(fāng)可給機床通(tong)電;在運行工(gōng)況下，進行動(dong)态的觀察，檢(jian)驗和測試，查(cha)找故障。
1.直觀法(望(wàng)聞問切)問-機(jī)床的故障現(xian)象，加工狀況(kuang)等;看-CRT報警信(xin)息，報警指示(shi)燈，電容器等(děng)元件變形煙(yan)熏燒焦，保護(hù)器脫扣等;聽(ting)-異常聲響;聞(wen)-電氣元件焦(jiāo)糊味及其它(tā)異味;摸-發熱(re)，振動，接觸不(bú)良等。金屬加(jia)工微信，内容(róng)不錯，值得關(guan)注。
2.參數檢查(cha)法參數通常(cháng)是存放在RAM中(zhōng)，有時電池電(dian)壓不足，系統(tǒng)長期不通電(dian)或外部幹擾(rao)都會使參數(shù)丢失或混亂(luàn)，應根據故障(zhàng)特征，檢查和(he)校對有關參(cān)數。
3.隔離法一(yi)些故障，難以(yǐ)區分是數控(kòng)部分，還是伺(si)服系統或機(jī)械部分造成(chéng)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(yí)有故障的模(mó)闆，或将功能(neng)相同的模闆(pan)或單元相互(hù)交換。
四、加工精度(du)異常故障診(zhěn)斷和處理實(shí)例
1.機械故障(zhang)導緻加工精(jīng)度異常故障(zhàng)現象：一台SV-1000立(lì)式加工中心(xīn)，采用Frank系統。在(zai)加工連杆模(mo)具過程中，忽(hū)然發現Z軸進(jin)給異常，造成(chéng)至少1mm的切削(xue)誤差量(Z方向(xiàng)過切)。
檢查(chá)機床精度異(yì)常時正在運(yun)行的加工程(cheng)序段，特别是(shi)刀具長度補(bu)償，加工坐标(biao)系(G54-G59)的校對和(hé)計算。
在點動(dòng)方式下，反複(fú)運動Z軸，經過(guo)視，觸，聽，對其(qí)運動狀态診(zhěn)斷，發現Z向運(yùn)動噪音異常(cháng)，特别是快速(sù)點動，噪音更(gèng)加明顯。由此(cǐ)判斷，機械方(fang)面可能存在(zai)隐患。
檢查機(ji)床Z軸精度。用(yòng)手搖脈沖發(fa)生器移動Z軸(zhou)，(将其倍率定(dìng)爲1×100的擋位，即(jí)每變化一步(bu)，電機進給0.1mm)，配(pei)合百分表觀(guān)察Z軸的運動(dong)情況。在單向(xiàng)運動保持正(zhèng)常後作爲起(qǐ)始點的正向(xiang)運動，脈沖器(qi)每變化一步(bu)，機床Z軸運動(dòng)的實際距離(li)d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運(yun)行良好，定位(wei)精度也良好(hǎo)。而返回機床(chuang)實際運動位(wèi)移的變化上(shàng)，可以分爲四(sì)個階段：(1)機床(chuang)運動距離d1>d=0.1mm(斜(xié)率大于1);(2)表現(xian)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率小(xiǎo)于1);(3)機床機構(gòu)實際沒移動(dòng)，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(yu)1)，恢複到機床(chuang)的正常運動(dong)。無論怎樣對(duì)反向間隙進(jin)行補償，其表(biǎo)現出的特征(zhēng)是：除了(3)階段(duan)補償外，其他(ta)各段變化依(yī)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(xian)，間隙補償越(yue)大，(1)階段移動(dong)的距離也越(yuè)大。金屬加工(gong)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(sī)杠存在間隙(xi)。爲了進一步(bù)診斷故障，将(jiāng)電機和絲杠(gàng)完全脫開，分(fèn)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(fèn)診斷中發現(xiàn)，用手盤動絲(sī)杠時，返回運(yùn)動初始有很(hěn)大的空缺感(gǎn)。而正常情況(kuang)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(xie)檢查發現該(gāi)軸承确實受(shòu)損，且有滾珠(zhu)脫落。更換後(hou)機床恢複正(zhèng)常。
2.控制邏輯(ji)不妥導緻加(jiā)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(xì)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(qiu)設置了G54工件(jian)坐标系。在手(shǒu)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(yùn)行結束後顯(xiǎn)示器上顯示(shi)的機械坐标(biao)值爲(X軸)“-1025.243”，記錄(lù)下該數值。然(ran)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(shu)入數據方式(shì)操作下運行(hang)剛才的程序(xu)段，待機床停(ting)止後，發現此(cǐ)時機床坐标(biāo)數值顯示爲(wèi)“-1024.891”，同上一次執(zhi)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(bu)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(cuò)，值得關注。用(yòng)百分表對X軸(zhóu)進行仔細檢(jian)查，發現機械(xie)位置實際誤(wù)差同數字顯(xian)示出來的誤(wu)差基本一緻(zhì)，從而認爲故(gù)障原因爲X軸(zhou)重複定位誤(wù)差過大。對X軸(zhou)的反向間隙(xì)及定位精度(dù)進行檢查，重(zhòng)新補償其誤(wu)差值，結果起(qi)不到任何作(zuo)用。因此懷疑(yi)光栅尺及系(xì)統參數等有(yǒu)問題。但爲什(shí)麽産生如此(ci)大的誤差，卻(què)又未出現相(xiang)應的報警信(xìn)息進一步檢(jian)查發現，此軸(zhóu)爲垂直方向(xiàng)的軸，當X軸松(sōng)開時主軸箱(xiang)向下掉，造成(cheng)了誤差。
故障(zhàng)處理：對機床(chuang)的PLC邏輯控制(zhi)程序做了修(xiu)改，即在X軸松(song)開時，先把X軸(zhou)使能加載，再(zài)把X軸松開;而(er)在X軸夾緊時(shí)，先把X軸夾緊(jǐn)後，再把使能(neng)去掉。調整後(hou)機床故障得(de)以解決。
3.機床(chuang)位置問題導(dao)緻加工精度(du)異常
故障現(xian)象：一台杭州(zhou)産的立式數(shù)控銑床，配備(bei)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(zhàng)診斷：檢查發(fa)現，Z軸上下移(yi)動不均勻且(qiě)有噪聲，且存(cún)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(wen)定的噪聲及(jí)受力不均勻(yun)，且感覺電機(jī)抖動比較厲(lì)害;而向下運(yun)動時，就沒有(yǒu)抖動得這麽(me)明顯;停止時(shí)不抖動，在加(jiā)工過程中表(biao)現得比較明(míng)顯。分析認爲(wèi)，故障原因有(you)三點：一是絲(sī)杠反向間隙(xi)很大;二是Z軸(zhóu)電機工作異(yì)常;三是皮帶(dài)輪受損至受(shou)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(bu)均勻，所以電(dian)機工作異常(chang)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(fèn)診斷，在診斷(duan)測試過程中(zhong)沒有發現異(yì)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(zài)細心檢測皮(pí)帶時，發現皮(pi)帶内側出現(xiàn)不同程度的(de)受損，很明顯(xiǎn)是受力不均(jun)所至，是什麽(me)原因造成的(de)呢在診斷中(zhōng)發現電機放(fàng)置有問題，即(ji)裝夾的角度(dù)位置不對稱(cheng)造成受力不(bú)均。
故障處理(lǐ)：隻要将電機(ji)重裝，對準角(jiǎo)度，測量好距(ju)離(電機與Z軸(zhóu)的軸承)，皮帶(dài)兩邊(長度)要(yào)均勻。這樣，Z軸(zhóu)上下移動不(bú)均勻且有噪(zào)聲及抖動現(xiàn)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(dian)機運行異常(chang)
導緻加工精(jīng)度異常系統(tǒng)參數主要包(bao)括機床進給(gěi)單位，零點偏(piān)置，反向間隙(xi)等。例如Frank數控(kòng)系統，其進給(gei)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(jiān)隙的變化，故(gu)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(dui)參數做相應(ying)的修改才能(neng)滿足機床加(jiā)工精度的要(yao)求。
故障現象(xiàng)：一台杭州産(chǎn)的立式數控(kong)銑床，配備北(bei)京KND-10M系統。在加(jiā)工過程中，發(fā)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(jian)隙，且電機啓(qi)動時存在不(bu)穩定的現象(xiang)。用手觸摸X軸(zhóu)電機時感覺(jiào)電機拉動比(bi)較厲害，停止(zhi)時拉動不明(ming)顯，尤其是點(dian)動方式下比(bi)較明顯。分析(xi)認爲，故障原(yuán)因有兩點：一(yi)是絲杠反間(jian)隙很大;二是(shi)X軸電機工作(zuo)異常。
故障處(chu)理：利用KND-10M系統(tong)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(jī)的抖動消除(chu)，機床加工精(jīng)度恢複正常(cháng)。
通過對數控(kong)機床加工精(jīng)度異常故障(zhàng)診斷和處理(li)方法的探讨(tao)，把實習生産(chan)中所遇到的(de)實際問題及(ji)解決方法加(jiā)以歸納，充實(shi)了教學内容(rong)并滲透到生(sheng)産實踐中，不(bu)但讓學生掌(zhang)握了解決問(wen)題的方法，更(gèng)重要的是培(péi)養了學生實(shí)際操作能力(li)，運用知識分(fèn)析和解決問(wèn)題的能力，達(dá)到技工學校(xiào)教育教學的(de)目标，使學生(sheng)成爲适應市(shì)場需求的實(shí)用型人才。