數控機床(chuang)加工 精度(du)異常的原(yuán)因及解決(jué)方法
一、造(zao)成加工精(jing)度異常故(gu)障的原因(yīn)
造成加工(gong)精度異常(cháng)故障的原(yuán)因隐蔽性(xìng)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(zhu)要原因：機(ji)床進給單(dan)位被改動(dong)或變化;機(ji)床各個軸(zhóu)的零點偏(piān)置異常;軸(zhóu)向的反向(xiang)間隙異常(chang);電機運行(háng)狀态異常(chang)，即電氣及(ji)控制部分(fèn)異常;機械(xiè)故障，如絲(sī)杠，軸承，軸(zhou)聯器等部(bu)件。另外加(jia)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(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(zhang)診斷原則(ze)
1.先外部後(hou)内部數控(kong)機床是集(ji)機械，液壓(ya)，電氣爲一(yi)體的機床(chuáng)，故其故障(zhàng)的發生也(ye)會由這三(san)者綜合反(fǎn)映出來。維(wei)修人員應(yīng)先由外向(xiàng)内逐一進(jin)行排查，盡(jìn)量避免随(suí)意地啓封(feng)，拆卸，否則(ze)會擴大故(gù)障，使機床(chuáng)喪失精度(dù)，降低性能(néng)。
2.先機械後(hòu)電氣一般(ban)來說，機械(xiè)故障較易(yì)發覺，而數(shù)控系統故(gu)障的診斷(duan)則難度較(jiào)大些。在故(gù)障檢修之(zhī)前，首先注(zhu)意排除機(ji)械性的故(gù)障，往往可(ke)達到事半(bàn)功倍的效(xiao)果。
3.先靜後(hou)動先在機(jī)床斷電的(de)靜止狀态(tai)下，通過了(le)解，觀察，測(ce)試，分析，确(què)認爲非破(po)壞性故障(zhàng)後，方可給(gei)機床通電(diàn);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(dui)破壞性故(gù)障，必須先(xiān)排除危險(xian)後，方可通(tong)電。
4.先簡單(dān)後複雜當(dāng)出現多種(zhong)故障互相(xiàng)交織掩蓋(gai)，一時無從(cong)下手時，應(ying)先解決容(róng)易的問題(tí)，後解決難(nán)度較大的(de)問題。往往(wǎng)簡單問題(tí)解決後，難(nán)度大的問(wen)題也可能(neng)變得容易(yì)。
1.直觀法(fa)(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(jǐng)信息，報警(jǐng)指示燈，電(dian)容器等元(yuan)件變形煙(yan)熏燒焦，保(bǎo)護器脫扣(kou)等;聽-異常(chang)聲響;聞-電(dian)氣元件焦(jiao)糊味及其(qí)它異味;摸(mo)-發熱，振動(dòng)，接觸不良(liang)等。金屬加(jia)工微信，内(nèi)容不錯，值(zhi)得關注。
2.參(cān)數檢查法(fa)參數通常(cháng)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(dian)或外部幹(gàn)擾都會使(shi)參數丢失(shi)或混亂，應(yīng)根據故障(zhang)特征，檢查(chá)和校對有(yǒu)關參數。
3.隔(gé)離法一些(xie)故障，難以(yǐ)區分是數(shu)控部分，還(hái)是伺服系(xi)統或機械(xie)部分造成(chéng)的，常采用(yòng)隔離法。
4.同(tong)類對調法(fa)用同功能(neng)的備用闆(pǎn)替換被懷(huai)疑有故障(zhàng)的模闆，或(huò)将功能相(xiàng)同的模闆(pan)或單元相(xiang)互交換。
5.功(gong)能程序測(cè)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(duàn)故障時運(yun)行這些程(chéng)序，即可判(pàn)斷功能的(de)缺失。
四、加(jia)工精度異(yì)常故障診(zhen)斷和處理(li)實例
1.機械(xie)故障導緻(zhi)加工精度(du)異常故障(zhang)現象：一台(tai)SV-1000立式加工(gong)中心，采用(yòng)Frank系統。在加(jiā)工連杆模(mó)具過程中(zhōng)，忽然發現(xiàn)Z軸進給異(yi)常，造成至(zhì)少1mm的切削(xuē)誤差量(Z方(fāng)向過切)。
故(gu)障診斷：調(diao)查中了解(jie)到，故障是(shi)忽然發生(shēng)的。機床在(zài)點動，在手(shou)動輸入數(shù)據方式操(cāo)作下各個(gè)軸運行正(zhèng)常，且回參(cān)考點正常(chang)，無任何報(bào)警提示，電(dian)氣控制部(bu)分硬故障(zhàng)的可能性(xing)排除。應主(zhu)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(cuò)，值得關注(zhù)。
檢查機床(chuang)精度異常(chang)時正在運(yun)行的加工(gong)程序段，特(te)别是刀具(ju)長度補償(chang)，加工坐标(biao)系(G54-G59)的校對(duì)和計算。
分析(xi)上述檢查(chá)認爲存在(zài)幾點可能(neng)原因：一是(shì)電機有異(yi)常，二是機(jī)械方面有(you)故障，三是(shi)絲杠存在(zai)間隙。爲了(le)進一步診(zhěn)斷故障，将(jiāng)電機和絲(sī)杠完全脫(tuo)開，分别對(duì)電機和機(ji)械部分進(jin)行檢查。檢(jian)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(pán)動絲杠時(shí)，返回運動(dong)初始有很(hen)大的空缺(quē)感。而正常(chang)情況下，應(ying)該能感覺(jiao)到軸承有(yǒu)序而平滑(hua)的移動。
故(gu)障處理：經(jīng)過拆卸檢(jian)查發現該(gai)軸承确實(shí)受損，且有(yǒu)滾珠脫落(luò)。更換後機(jī)床恢複正(zhèng)常。
2.控制邏(luo)輯不妥導(dao)緻加工精(jing)度異常
故(gù)障現象：一(yi)台上海機(jī)床廠家生(sheng)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(ji)床已經按(àn)照要求設(shè)置了G54工件(jiàn)坐标系。在(zai)手動輸入(ru)數據方式(shì)操作下，以(yǐ)G54坐标系運(yun)行一段程(cheng)序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(jī)床運行結(jié)束後顯示(shi)器上顯示(shì)的機械坐(zuo)标值爲(X軸(zhóu))“-1025.243”，記錄下該(gai)數值。然後(hòu)在手動方(fang)式下，将機(ji)床點動到(dao)其他任意(yi)位置，再次(ci)在手動輸(shu)入數據方(fāng)式操作下(xià)運行剛才(cai)的程序段(duàn)，待機床停(tíng)止後，發現(xiàn)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(shu)值比較相(xiàng)差了0.352mm.按照(zhào)同樣的方(fāng)法，将X軸點(diǎn)動移動到(dao)不同的位(wèi)置，反複執(zhi)行該程序(xu)段，而顯示(shì)器上顯示(shi)的數值都(dou)有所不同(tóng)(不穩定)。金(jin)屬加工微(wēi)信，内容不(bú)錯，值得關(guan)注。用百分(fen)表對X軸進(jin)行仔細檢(jian)查，發現機(jī)械位置實(shi)際誤差同(tóng)數字顯示(shi)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(zhong)複定位誤(wù)差過大。對(duì)X軸的反向(xiang)間隙及定(ding)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(ci)軸爲垂直(zhí)方向的軸(zhou)，當X軸松開(kāi)時主軸箱(xiang)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(zhi)程序做了(le)修改，即在(zài)X軸松開時(shi)，先把X軸使(shi)能加載，再(zài)把X軸松開(kai);而在X軸夾(jia)緊時，先把(bǎ)X軸夾緊後(hou)，再把使能(neng)去掉。調整(zheng)後機床故(gù)障得以解(jiě)決。
3.機床位(wèi)置問題導(dǎo)緻加工精(jīng)度異常
故(gù)障診斷：檢(jian)查發現，Z軸(zhóu)上下移動(dòng)不均勻且(qiě)有噪聲，且(qiě)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(shang)運動存在(zài)不穩定的(de)噪聲及受(shòu)力不均勻(yun)，且感覺電(diàn)機抖動比(bǐ)較厲害;而(ér)向下運動(dòng)時，就沒有(you)抖動得這(zhe)麽明顯;停(tíng)止時不抖(dǒu)動，在加工(gong)過程中表(biao)現得比較(jiao)明顯。分析(xi)認爲，故障(zhàng)原因有三(sān)點：一是絲(sī)杠反向間(jian)隙很大;二(èr)是Z軸電機(ji)工作異常(cháng);三是皮帶(dai)輪受損至(zhi)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(ji)工作異常(chang)這個問題(tí)可以排除(chú)。金屬加工(gōng)微信，内容(rong)不錯，值得(de)關注。因此(ci)先對機械(xiè)部分診斷(duan)，在診斷測(ce)試過程中(zhōng)沒有發現(xiàn)異常，在公(gōng)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(dai)時，發覺這(zhè)條皮帶剛(gāng)換不久，但(dan)在細心檢(jian)測皮帶時(shí)，發現皮帶(dai)内側出現(xian)不同程度(du)的受損，很(hěn)明顯是受(shou)力不均所(suǒ)至，是什麽(me)原因造成(cheng)的呢在診(zhěn)斷中發現(xian)電機放置(zhì)有問題，即(ji)裝夾的角(jiǎo)度位置不(bu)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(ce)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(yun)。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(jiu)消除了，Z軸(zhou)加工恢複(fú)正常。
導(dao)緻加工精(jing)度異常系(xì)統參數主(zhǔ)要包括機(jī)床進給單(dān)位，零點偏(pian)置，反向間(jiān)隙等。例如(ru)Frank數控系統(tong)，其進給單(dan)位有公制(zhi)和英制兩(liǎng)種。在機床(chuáng)修理過程(chéng)中對于局(ju)部處理，常(chang)常影響到(dào)零點偏置(zhì)和間隙的(de)變化，故障(zhàng)處理完畢(bi)後應作适(shi)時的調整(zheng)和修改;另(ling)一方面，由(yóu)于機械磨(mo)損嚴重或(huo)連接位松(sōng)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(xiū)改才能滿(mǎn)足機床加(jiā)工精度的(de)要求。
故障(zhang)現象：一台(tai)杭州産的(de)立式數控(kòng)銑床，配備(bèi)北京KND-10M系統(tǒng)。在加工過(guò)程中，發現(xiàn)X軸精度異(yì)常。
故障診(zhěn)斷：檢查發(fa)現X軸存在(zai)一定間隙(xì)，且電機啓(qǐ)動時存在(zài)不穩定的(de)現象。用手(shou)觸摸X軸電(dian)機時感覺(jiao)電機拉動(dong)比較厲害(hài)，停止時拉(la)動不明顯(xiǎn)，尤其是點(diǎn)動方式下(xia)比較明顯(xiǎn)。分析認爲(wèi)，故障原因(yin)有兩點：一(yi)是絲杠反(fan)間隙很大(dà);二是X軸電(diàn)機工作異(yi)常。
故障處(chù)理：利用KND-10M系(xì)統的參數(shù)功能，對電(diàn)機進行調(diào)試。首先對(duì)存在的間(jiān)隙進行補(bu)償，再調整(zhěng)伺服系統(tong)參數及脈(mo)沖抑制功(gōng)能參數，X軸(zhóu)電機的抖(dou)動消除，機(jī)床加工精(jing)度恢複正(zheng)常。
通過對(duì)數控機床(chuang)加工精度(dù)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(tí)及解決方(fang)法加以歸(gui)納，充實了(le)教學内容(róng)并滲透到(dao)生産實踐(jiàn)中，不但讓(rang)學生掌握(wo)了解決問(wen)題的方法(fǎ)，更重要的(de)是培養了(le)學生實際(jì)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(xue)的目标，使(shi)學生成爲(wèi)适應市場(chǎng)需求的實(shí)用型人才(cai)。