數控機(ji)床加工精(jīng)度異常的(de)原因及解(jie)決方法

數(shù)控機床加(jia)工 精度異(yì)常的原因(yīn)及解決方(fāng)法

　　一、造成(chéng)加工精度(dù)異常故障(zhàng)的原因

　　造(zao)成加工精(jīng)度異常故(gù)障的原因(yīn)隐蔽性強(qiáng)，診斷難度(du)比較大。筆(bǐ)者根據多(duō)年實踐經(jīng)驗，歸納出(chu)五個主要(yao)原因：機床(chuang)進給單位(wèi)被改動或(huò)變化;機床(chuáng)各個軸的(de)零點偏置(zhì)異常;軸向(xiang)的反向間(jian)隙異常;電(dian)機運行狀(zhuàng)态異常，即(ji)電氣及控(kòng)制部分異(yì)常;機械故(gu)障，如絲杠(gàng)，軸承，軸聯(lian)器等部件(jian)。另外加工(gong)程序的編(bian)制，刀具的(de)選擇及人(rén)爲因素，也(ye)可能導緻(zhì)加工精度(dù)異常。金屬(shǔ)加工微信(xìn)，内容不錯(cuo)，值得關注(zhù)。

　　二、數控機(jī)床故障診(zhěn)斷原則

　　1.先(xiān)外部後内(nei)部數控機(ji)床是集機(jī)械，液壓，電(diàn)氣爲一體(ti)的機床，故(gù)其故障的(de)發生也會(hui)由這三者(zhě)綜合反映(ying)出來。維修(xiu)人員應先(xiān)由外向内(nèi)逐一進行(hang)排查，盡量(liàng)避免随意(yì)地啓封，拆(chāi)卸，否則會(hui)擴大故障(zhàng)，使機床喪(sang)失精度，降(jiàng)低性能。

　　2.先(xian)機械後電(dian)氣一般來(lái)說，機械故(gu)障較易發(fa)覺，而數控(kòng)系統故障(zhang)的診斷則(ze)難度較大(dà)些。在故障(zhàng)檢修之前(qián)，首先注意(yì)排除機械(xie)性的故障(zhang)，往往可達(da)到事半功(gōng)倍的效果(guo)。

　　3.先靜後動(dòng)先在機床(chuáng)斷電的靜(jing)止狀态下(xia)，通過了解(jiě)，觀察，測試(shì)，分析，确認(ren)爲非破壞(huai)性故障後(hou)，方可給機(jī)床通電;在(zai)運行工況(kuang)下，進行動(dòng)态的觀察(cha)，檢驗和測(cè)試，查找故(gu)障。

　　而對破(pò)壞性故障(zhang)，必須先排(pái)除危險後(hou)，方可通電(dian)。

　　4.先簡單後(hòu)複雜當出(chu)現多種故(gù)障互相交(jiāo)織掩蓋，一(yi)時無從下(xià)手時，應先(xiān)解決容易(yì)的問題，後(hòu)解決難度(du)較大的問(wèn)題。往往簡(jiǎn)單問題解(jie)決後，難度(du)大的問題(ti)也可能變(biàn)得容易。

　　三、數控(kòng)機床故障(zhang)診斷方法(fǎ)

　　1.直觀法(望(wàng)聞問切)問(wèn)-機床的故(gù)障現象，加(jia)工狀況等(děng);看-CRT報警信(xin)息，報警指(zhǐ)示燈，電容(rong)器等元件(jiàn)變形煙熏(xūn)燒焦，保護(hu)器脫扣等(deng);聽-異常聲(shēng)響;聞-電氣(qì)元件焦糊(hu)味及其它(ta)異味;摸-發(fā)熱，振動，接(jie)觸不良等(děng)。金屬加工(gong)微信，内容(róng)不錯，值得(dé)關注。

　　2.參數(shù)檢查法參(cān)數通常是(shì)存放在RAM中(zhong)，有時電池(chi)電壓不足(zú)，系統長期(qī)不通電或(huò)外部幹擾(rao)都會使參(can)數丢失或(huò)混亂，應根(gēn)據故障特(te)征，檢查和(he)校對有關(guān)參數。

　　3.隔離(lí)法一些故(gù)障，難以區(qu)分是數控(kòng)部分，還是(shi)伺服系統(tǒng)或機械部(bù)分造成的(de)，常采用隔(gé)離法。

　　4.同類(lèi)對調法用(yòng)同功能的(de)備用闆替(ti)換被懷疑(yi)有故障的(de)模闆，或将(jiāng)功能相同(tóng)的模闆或(huò)單元相互(hu)交換。

　　5.功能(néng)程序測試(shì)法将G，M，S，T，功能(neng)的全部指(zhi)令編寫一(yī)些小程序(xu)，在診斷故(gù)障時運行(háng)這些程序(xù)，即可判斷(duan)功能的缺(quē)失。

　　四、加工(gong)精度異常(chang)故障診斷(duan)和處理實(shi)例

　　1.機械故(gù)障導緻加(jia)工精度異(yì)常故障現(xian)象：一台SV-1000立(li)式加工中(zhōng)心，采用Frank系(xi)統。在加工(gōng)連杆模具(jù)過程中，忽(hū)然發現Z軸(zhou)進給異常(chang)，造成至少(shao)1mm的切削誤(wu)差量(Z方向(xiàng)過切)。

　　故障(zhang)診斷：調查(cha)中了解到(dào)，故障是忽(hū)然發生的(de)。機床在點(dian)動，在手動(dong)輸入數據(ju)方式操作(zuò)下各個軸(zhou)運行正常(cháng)，且回參考(kao)點正常，無(wu)任何報警(jǐng)提示，電氣(qi)控制部分(fèn)硬故障的(de)可能性排(pái)除。應主要(yào)對以下幾(ji)個方面逐(zhú)一進行檢(jiǎn)查。金屬加(jia)工微信，内(nèi)容不錯，值(zhí)得關注。

　　檢(jian)查機床精(jīng)度異常時(shí)正在運行(hang)的加工程(chéng)序段，特别(bie)是刀具長(zhang)度補償，加(jia)工坐标系(xi)(G54-G59)的校對和(hé)計算。

　　在點(diǎn)動方式下(xia)，反複運動(dòng)Z軸，經過視(shi)，觸，聽，對其(qí)運動狀态(tai)診斷，發現(xiàn)Z向運動噪(zao)音異常，特(tè)别是快速(su)點動，噪音(yin)更加明顯(xian)。由此判斷(duàn)，機械方面(mian)可能存在(zài)隐患。

　　檢查(cha)機床Z軸精(jing)度。用手搖(yao)脈沖發生(sheng)器移動Z軸(zhóu)，(将其倍率(lǜ)定爲1×100的擋(dǎng)位，即每變(biàn)化一步，電(diàn)機進給0.1mm)，配(pèi)合百分表(biǎo)觀察Z軸的(de)運動情況(kuàng)。在單向運(yùn)動保持正(zhèng)常後作爲(wèi)起始點的(de)正向運動(dong)，脈沖器每(mei)變化一步(bu)，機床Z軸運(yùn)動的實際(jì)距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明(ming)電機運行(háng)良好，定位(wèi)精度也良(liang)好。而返回(hui)機床實際(ji)運動位移(yí)的變化上(shàng)，可以分爲(wei)四個階段(duàn)：(1)機床運動(dòng)距離d1>d=0.1mm(斜率(lǜ)大于1);(2)表現(xian)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率(lü)小于1);(3)機床(chuang)機構實際(jì)沒移動，表(biao)現出标準(zhǔn)的反向間(jian)隙;(4)機床運(yùn)動距離與(yǔ)脈沖器經(jing)定數值相(xiang)等(斜率等(deng)于1)，恢複到(dao)機床的正(zhèng)常運動。無(wú)論怎樣對(duì)反向間隙(xì)進行補償(cháng)，其表現出(chu)的特征是(shi)：除了(3)階段(duan)補償外，其(qi)他各段變(bian)化依然存(cun)在，特别是(shi)(1)階段嚴重(zhong)影響到機(ji)床的加工(gong)精度。補償(cháng)中發現，間(jian)隙補償越(yue)大，(1)階段移(yi)動的距離(lí)也越大。金(jin)屬加工微(wēi)信，内容不(bú)錯，值得關(guān)注。

　　分析上(shàng)述檢查認(rèn)爲存在幾(jǐ)點可能原(yuan)因：一是電(diàn)機有異常(chang)，二是機械(xie)方面有故(gù)障，三是絲(si)杠存在間(jian)隙。爲了進(jin)一步診斷(duàn)故障，将電(diàn)機和絲杠(gàng)完全脫開(kai)，分别對電(dian)機和機械(xie)部分進行(háng)檢查。檢查(cha)結果是電(diàn)機運行正(zheng)常;在對機(jī)械部分診(zhen)斷中發現(xiàn)，用手盤動(dòng)絲杠時，返(fǎn)回運動初(chū)始有很大(dà)的空缺感(gǎn)。而正常情(qing)況下，應該(gāi)能感覺到(dào)軸承有序(xù)而平滑的(de)移動。

　　故障(zhàng)處理：經過(guò)拆卸檢查(cha)發現該軸(zhou)承确實受(shou)損，且有滾(gun)珠脫落。更(geng)換後機床(chuáng)恢複正常(cháng)。

　　2.控制邏輯(jí)不妥導緻(zhì)加工精度(du)異常

　　故障(zhang)現象：一台(tái)上海機床(chuáng)廠家生産(chǎn)的加工中(zhong)心，系統是(shi)Frank.加工過程(cheng)中，發現該(gāi)機床X軸精(jing)度異常，精(jing)度誤差小(xiǎo)爲0.008mm，大爲1.2mm.故(gu)障診斷：檢(jiǎn)查中，機床(chuang)已經按照(zhào)要求設置(zhi)了G54工件坐(zuò)标系。在手(shǒu)動輸入數(shu)據方式操(cāo)作下，以G54坐(zuò)标系運行(hang)一段程序(xù)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床(chuang)運行結束(shù)後顯示器(qi)上顯示的(de)機械坐标(biao)值爲(X軸)“-1025.243”，記(jì)錄下該數(shù)值。然後在(zài)手動方式(shi)下，将機床(chuáng)點動到其(qi)他任意位(wei)置，再次在(zai)手動輸入(rù)數據方式(shi)操作下運(yùn)行剛才的(de)程序段，待(dài)機床停止(zhi)後，發現此(cǐ)時機床坐(zuo)标數值顯(xiǎn)示爲“-1024.891”，同上(shang)一次執行(hang)後的數值(zhi)比較相差(chà)了0.352mm.按照同(tóng)樣的方法(fa)，将X軸點動(dong)移動到不(bu)同的位置(zhi)，反複執行(hang)該程序段(duàn)，而顯示器(qì)上顯示的(de)數值都有(yǒu)所不同(不(bu)穩定)。金屬(shu)加工微信(xin)，内容不錯(cuò)，值得關注(zhù)。用百分表(biǎo)對X軸進行(hang)仔細檢查(cha)，發現機械(xie)位置實際(ji)誤差同數(shù)字顯示出(chu)來的誤差(chà)基本一緻(zhì)，從而認爲(wèi)故障原因(yin)爲X軸重複(fú)定位誤差(cha)過大。對X軸(zhou)的反向間(jiān)隙及定位(wèi)精度進行(háng)檢查，重新(xīn)補償其誤(wù)差值，結果(guǒ)起不到任(ren)何作用。因(yīn)此懷疑光(guang)栅尺及系(xì)統參數等(deng)有問題。但(dan)爲什麽産(chan)生如此大(da)的誤差，卻(que)又未出現(xiàn)相應的報(bao)警信息進(jin)一步檢查(cha)發現，此軸(zhóu)爲垂直方(fang)向的軸，當(dāng)X軸松開時(shí)主軸箱向(xiang)下掉，造成(cheng)了誤差。

　　故(gu)障處理：對(duì)機床的PLC邏(luó)輯控制程(cheng)序做了修(xiu)改，即在X軸(zhou)松開時，先(xian)把X軸使能(néng)加載，再把(ba)X軸松開;而(ér)在X軸夾緊(jin)時，先把X軸(zhóu)夾緊後，再(zài)把使能去(qu)掉。調整後(hòu)機床故障(zhang)得以解決(jué)。

　　3.機床位置(zhi)問題導緻(zhi)加工精度(du)異常

　　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)。在點動或(huo)加工過程(chéng)中，發現Z軸(zhóu)異常。

　　故障(zhàng)診斷：檢查(cha)發現，Z軸上(shang)下移動不(bu)均勻且有(you)噪聲，且存(cún)在一定間(jiān)隙。電機啓(qǐ)動時，在點(diǎn)動方式下(xia)Z軸向上運(yun)動存在不(bu)穩定的噪(zào)聲及受力(li)不均勻，且(qie)感覺電機(ji)抖動比較(jiao)厲害;而向(xiang)下運動時(shí)，就沒有抖(dǒu)動得這麽(me)明顯;停止(zhi)時不抖動(dòng)，在加工過(guò)程中表現(xian)得比較明(ming)顯。分析認(rèn)爲，故障原(yuan)因有三點(dian)：一是絲杠(gang)反向間隙(xi)很大;二是(shì)Z軸電機工(gong)作異常;三(san)是皮帶輪(lún)受損至受(shou)力不均。但(dan)有一個問(wen)題要注意(yi)的是，停止(zhi)時不抖動(dòng)，上下運動(dòng)不均勻，所(suo)以電機工(gong)作異常這(zhè)個問題可(ke)以排除。金(jin)屬加工微(wei)信，内容不(bu)錯，值得關(guan)注。因此先(xian)對機械部(bù)分診斷，在(zài)診斷測試(shì)過程中沒(méi)有發現異(yi)常，在公差(chà)之内。利用(yòng)排除法則(zé)，餘下的隻(zhi)有皮帶問(wèn)題了，在檢(jian)測皮帶時(shí)，發覺這條(tiao)皮帶剛換(huan)不久，但在(zài)細心檢測(cè)皮帶時，發(fā)現皮帶内(nèi)側出現不(bu)同程度的(de)受損，很明(ming)顯是受力(lì)不均所至(zhi)，是什麽原(yuán)因造成的(de)呢在診斷(duàn)中發現電(diàn)機放置有(yǒu)問題，即裝(zhuang)夾的角度(du)位置不對(dui)稱造成受(shou)力不均。

　　故(gù)障處理：隻(zhi)要将電機(ji)重裝，對準(zhun)角度，測量(liàng)好距離(電(dian)機與Z軸的(de)軸承)，皮帶(dai)兩邊(長度(du))要均勻。這(zhe)樣，Z軸上下(xià)移動不均(jun)勻且有噪(zao)聲及抖動(dong)現象就消(xiao)除了，Z軸加(jia)工恢複正(zhèng)常。

　　4.系統參(cān)數未優化(hua)，電機運行(háng)異常

　　導緻(zhi)加工精度(du)異常系統(tǒng)參數主要(yào)包括機床(chuáng)進給單位(wèi)，零點偏置(zhì)，反向間隙(xì)等。例如Frank數(shù)控系統，其(qi)進給單位(wèi)有公制和(hé)英制兩種(zhong)。在機床修(xiū)理過程中(zhong)對于局部(bù)處理，常常(cháng)影響到零(ling)點偏置和(hé)間隙的變(bian)化，故障處(chù)理完畢後(hòu)應作适時(shi)的調整和(hé)修改;另一(yī)方面，由于(yu)機械磨損(sǔn)嚴重或連(lian)接位松動(dòng)也可能造(zao)成參數實(shí)測值的變(bian)化，需要對(dui)參數做相(xiàng)應的修改(gai)才能滿足(zú)機床加工(gong)精度的要(yao)求。

　　故障現(xiàn)象：一台杭(hang)州産的立(li)式數控銑(xǐ)床，配備北(běi)京KND-10M系統。在(zài)加工過程(cheng)中，發現X軸(zhóu)精度異常(cháng)。

　　故障診斷(duàn)：檢查發現(xiàn)X軸存在一(yi)定間隙，且(qie)電機啓動(dòng)時存在不(bu)穩定的現(xian)象。用手觸(chu)摸X軸電機(jī)時感覺電(diàn)機拉動比(bǐ)較厲害，停(tíng)止時拉動(dong)不明顯，尤(yóu)其是點動(dong)方式下比(bǐ)較明顯。分(fen)析認爲，故(gu)障原因有(yǒu)兩點：一是(shì)絲杠反間(jiān)隙很大;二(èr)是X軸電機(ji)工作異常(cháng)。

　　故障處理(lǐ)：利用KND-10M系統(tǒng)的參數功(gōng)能，對電機(jī)進行調試(shi)。首先對存(cún)在的間隙(xi)進行補償(cháng)，再調整伺(sì)服系統參(can)數及脈沖(chong)抑制功能(neng)參數，X軸電(diàn)機的抖動(dong)消除，機床(chuáng)加工精度(du)恢複正常(chang)。

　　通過對數(shu)控機床加(jiā)工精度異(yì)常故障診(zhen)斷和處理(li)方法的探(tàn)讨，把實習(xi)生産中所(suǒ)遇到的實(shi)際問題及(jí)解決方法(fa)加以歸納(na)，充實了教(jiao)學内容并(bing)滲透到生(sheng)産實踐中(zhōng)，不但讓學(xué)生掌握了(le)解決問題(ti)的方法，更(gèng)重要的是(shì)培養了學(xue)生實際操(cāo)作能力，運(yùn)用知識分(fèn)析和解決(jue)問題的能(néng)力，達到技(ji)工學校教(jiao)育教學的(de)目标，使學(xue)生成爲适(shi)應市場需(xū)求的實用(yòng)型人才。