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數(shu)控機床加工 精(jing)度異常的原因(yīn)及解決方法
一(yī)、造成加工精度(du)異常故障的原(yuán)因
造成加工精(jing)度異常故障的(de)原因隐蔽性強(qiang)，診斷難度比較(jiào)大。筆者根據多(duō)年實踐經驗，歸(gui)納出五個主要(yào)原因：機床進給(gei)單位被改動或(huo)變化;機床各個(ge)軸的零點偏置(zhi)異常;軸向的反(fǎn)向間隙異常;電(dian)機運行狀态異(yi)常，即電氣及控(kong)制部分異常;機(ji)械故障，如絲杠(gàng)，軸承，軸聯器等(děng)部件。另外加工(gong)程序的編制，刀(dao)具的選擇及人(rén)爲因素，也可能(neng)導緻加工精度(dù)異常。金屬加工(gōng)微信，内容不錯(cuò)，值得關注。
二、數(shu)控機床故障診(zhěn)斷原則
1.先外部(bu)後内部數控機(jī)床是集機械，液(yè)壓，電氣爲一體(tǐ)的機床，故其故(gu)障的發生也會(huì)由這三者綜合(hé)反映出來。維修(xiū)人員應先由外(wài)向内逐一進行(hang)排查，盡量避免(miǎn)随意地啓封，拆(chai)卸，否則會擴大(dà)故障，使機床喪(sàng)失精度，降低性(xing)能。
2.先機械後電(dian)氣一般來說，機(ji)械故障較易發(fa)覺，而數控系統(tǒng)故障的診斷則(ze)難度較大些。在(zai)故障檢修之前(qián)，首先注意排除(chu)機械性的故障(zhang)，往往可達到事(shi)半功倍的效果(guǒ)。
3.先靜後動先在(zài)機床斷電的靜(jing)止狀态下，通過(guo)了解，觀察，測試(shì)，分析，确認爲非(fēi)破壞性故障後(hòu)，方可給機床通(tōng)電;在運行工況(kuang)下，進行動态的(de)觀察，檢驗和測(ce)試，查找故障。
4.先簡單後複雜(za)當出現多種故(gù)障互相交織掩(yan)蓋，一時無從下(xià)手時，應先解決(jué)容易的問題，後(hòu)解決難度較大(dà)的問題。往往簡(jiǎn)單問題解決後(hou)，難度大的問題(tí)也可能變得容(róng)易。
三、數控機床(chuáng)故障診斷方法(fǎ)
1.直觀法(望聞問(wèn)切)問-機床的故(gù)障現象，加工狀(zhuang)況等;看-CRT報警信(xìn)息，報警指示燈(deng)，電容器等元件(jian)變形煙熏燒焦(jiao)，保護器脫扣等(děng);聽-異常聲響;聞(wén)-電氣元件焦糊(hu)味及其它異味(wèi);摸-發熱，振動，接(jie)觸不良等。金屬(shu)加工微信，内容(róng)不錯，值得關注(zhu)。
2.參數檢查法參(can)數通常是存放(fang)在RAM中，有時電池(chí)電壓不足，系統(tǒng)長期不通電或(huo)外部幹擾都會(huì)使參數丢失或(huò)混亂，應根據故(gù)障特征，檢查和(he)校對有關參數(shù)。
3.隔離法一些故(gù)障，難以區分是(shì)數控部分，還是(shi)伺服系統或機(jī)械部分造成的(de)，常采用隔離法(fǎ)。
4.同類對調法用(yong)同功能的備用(yòng)闆替換被懷疑(yi)有故障的模闆(pan)，或将功能相同(tong)的模闆或單元(yuan)相互交換。
5.功能(néng)程序測試法将(jiāng)G，M，S，T，功能的全部指(zhǐ)令編寫一些小(xiao)程序，在診斷故(gu)障時運行這些(xiē)程序，即可判斷(duan)功能的缺失。
四(sì)、加工精度異常(chang)故障診斷和處(chu)理實例
故障(zhang)診斷：調查中了(le)解到，故障是忽(hu)然發生的。機床(chuang)在點動，在手動(dòng)輸入數據方式(shì)操作下各個軸(zhou)運行正常，且回(hui)參考點正常，無(wu)任何報警提示(shi)，電氣控制部分(fèn)硬故障的可能(néng)性排除。應主要(yào)對以下幾個方(fāng)面逐一進行檢(jian)查。金屬加工微(wēi)信，内容不錯，值(zhi)得關注。
檢查機(jī)床精度異常時(shi)正在運行的加(jiā)工程序段，特别(bie)是刀具長度補(bu)償，加工坐标系(xì)(G54-G59)的校對和計算(suan)。
在點動方式下(xia)，反複運動Z軸，經(jing)過視，觸，聽，對其(qi)運動狀态診斷(duàn)，發現Z向運動噪(zao)音異常，特别是(shì)快速點動，噪音(yin)更加明顯。由此(cǐ)判斷，機械方面(mian)可能存在隐患(huan)。
檢查機床Z軸精(jing)度。用手搖脈沖(chòng)發生器移動Z軸(zhóu)，(将其倍率定爲(wèi)1×100的擋位，即每變(biàn)化一步，電機進(jin)給0.1mm)，配合百分表(biǎo)觀察Z軸的運動(dòng)情況。在單向運(yùn)動保持正常後(hòu)作爲起始點的(de)正向運動，脈沖(chòng)器每變化一步(bù)，機床Z軸運動的(de)實際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明(ming)電機運行良好(hǎo)，定位精度也良(liang)好。而返回機床(chuang)實際運動位移(yí)的變化上，可以(yi)分爲四個階段(duan)：(1)機床運動距離(lí)d1>d=0.1mm(斜率大于1);(2)表現(xiàn)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于(yu)1);(3)機床機構實際(jì)沒移動，表現出(chu)标準的反向間(jiān)隙;(4)機床運動距(jù)離與脈沖器經(jing)定數值相等(斜(xié)率等于1)，恢複到(dào)機床的正常運(yun)動。無論怎樣對(duì)反向間隙進行(hang)補償，其表現出(chū)的特征是：除了(le)(3)階段補償外，其(qi)他各段變化依(yī)然存在，特别是(shì)(1)階段嚴重影響(xiang)到機床的加工(gōng)精度。補償中發(fā)現，間隙補償越(yuè)大，(1)階段移動的(de)距離也越大。金(jīn)屬加工微信，内(nei)容不錯，值得關(guān)注。
分析上述檢(jiǎn)查認爲存在幾(ji)點可能原因：一(yī)是電機有異常(cháng)，二是機械方面(mian)有故障，三是絲(sī)杠存在間隙。爲(wei)了進一步診斷(duàn)故障，将電機和(he)絲杠完全脫開(kāi)，分别對電機和(hé)機械部分進行(hang)檢查。檢查結果(guo)是電機運行正(zheng)常;在對機械部(bu)分診斷中發現(xian)，用手盤動絲杠(gàng)時，返回運動初(chu)始有很大的空(kōng)缺感。而正常情(qíng)況下，應該能感(gǎn)覺到軸承有序(xu)而平滑的移動(dong)。
故障處理：經過(guò)拆卸檢查發現(xian)該軸承确實受(shòu)損，且有滾珠脫(tuō)落。更換後機床(chuáng)恢複正常。
2.控制(zhi)邏輯不妥導緻(zhi)加工精度異常(cháng)
故障現象：一台(tái)上海機床廠家(jia)生産的加工中(zhong)心，系統是Frank.加工(gong)過程中，發現該(gāi)機床X軸精度異(yi)常，精度誤差小(xiǎo)爲0.008mm，大爲1.2mm.故障診(zhen)斷：檢查中，機床(chuang)已經按照要求(qiú)設置了G54工件坐(zuo)标系。在手動輸(shu)入數據方式操(cāo)作下，以G54坐标系(xì)運行一段程序(xù)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床運行(háng)結束後顯示器(qi)上顯示的機械(xiè)坐标值爲(X軸)“-1025.243”，記(jì)錄下該數值。然(rán)後在手動方式(shi)下，将機床點動(dòng)到其他任意位(wèi)置，再次在手動(dong)輸入數據方式(shi)操作下運行剛(gang)才的程序段，待(dai)機床停止後，發(fā)現此時機床坐(zuo)标數值顯示爲(wèi)“-1024.891”，同上一次執行(hang)後的數值比較(jiao)相差了0.352mm.按照同(tóng)樣的方法，将X軸(zhou)點動移動到不(bu)同的位置，反複(fú)執行該程序段(duàn)，而顯示器上顯(xian)示的數值都有(you)所不同(不穩定(dìng))。金屬加工微信(xìn)，内容不錯，值得(de)關注。用百分表(biao)對X軸進行仔細(xi)檢查，發現機械(xie)位置實際誤差(chà)同數字顯示出(chū)來的誤差基本(ben)一緻，從而認爲(wèi)故障原因爲X軸(zhóu)重複定位誤差(chà)過大。對X軸的反(fan)向間隙及定位(wèi)精度進行檢查(chá)，重新補償其誤(wu)差值，結果起不(bú)到任何作用。因(yīn)此懷疑光栅尺(chi)及系統參數等(děng)有問題。但爲什(shí)麽産生如此大(da)的誤差，卻又未(wei)出現相應的報(bào)警信息進一步(bù)檢查發現，此軸(zhou)爲垂直方向的(de)軸，當X軸松開時(shí)主軸箱向下掉(diào)，造成了誤差。
故(gù)障處理：對機床(chuáng)的PLC邏輯控制程(cheng)序做了修改，即(ji)在X軸松開時，先(xiān)把X軸使能加載(zai)，再把X軸松開;而(er)在X軸夾緊時，先(xiān)把X軸夾緊後，再(zai)把使能去掉。調(diào)整後機床故障(zhang)得以解決。
3.機床(chuáng)位置問題導緻(zhi)加工精度異常(chang)
故障現象：一台(tai)杭州産的立式(shi)數控銑床，配備(bei)北京KND-10M系統。在點(diǎn)動或加工過程(chéng)中，發現Z軸異常(cháng)。
故障診斷：檢查(cha)發現，Z軸上下移(yi)動不均勻且有(yǒu)噪聲，且存在一(yi)定間隙。電機啓(qǐ)動時，在點動方(fāng)式下Z軸向上運(yun)動存在不穩定(dìng)的噪聲及受力(lì)不均勻，且感覺(jiào)電機抖動比較(jiào)厲害;而向下運(yùn)動時，就沒有抖(dou)動得這麽明顯(xiǎn);停止時不抖動(dong)，在加工過程中(zhong)表現得比較明(míng)顯。分析認爲，故(gu)障原因有三點(diǎn)：一是絲杠反向(xiang)間隙很大;二是(shi)Z軸電機工作異(yi)常;三是皮帶輪(lun)受損至受力不(bú)均。但有一個問(wen)題要注意的是(shi)，停止時不抖動(dòng)，上下運動不均(jun)勻，所以電機工(gong)作異常這個問(wen)題可以排除。金(jin)屬加工微信，内(nei)容不錯，值得關(guan)注。因此先對機(ji)械部分診斷，在(zài)診斷測試過程(cheng)中沒有發現異(yì)常，在公差之内(nei)。利用排除法則(zé)，餘下的隻有皮(pi)帶問題了，在檢(jian)測皮帶時，發覺(jiao)這條皮帶剛換(huàn)不久，但在細心(xin)檢測皮帶時，發(fa)現皮帶内側出(chū)現不同程度的(de)受損，很明顯是(shi)受力不均所至(zhi)，是什麽原因造(zao)成的呢在診斷(duàn)中發現電機放(fang)置有問題，即裝(zhuāng)夾的角度位置(zhi)不對稱造成受(shòu)力不均。
故障處(chù)理：隻要将電機(ji)重裝，對準角度(du)，測量好距離(電(diàn)機與Z軸的軸承(cheng))，皮帶兩邊(長度(dù))要均勻。這樣，Z軸(zhou)上下移動不均(jun1)勻且有噪聲及(ji)抖動現象就消(xiāo)除了，Z軸加工恢(huī)複正常。
4.系統參(cān)數未優化，電機(ji)運行異常
導緻(zhì)加工精度異常(chang)系統參數主要(yao)包括機床進給(gei)單位，零點偏置(zhi)，反向間隙等。例(li)如Frank數控系統，其(qi)進給單位有公(gong)制和英制兩種(zhong)。在機床修理過(guo)程中對于局部(bù)處理，常常影響(xiang)到零點偏置和(he)間隙的變化，故(gu)障處理完畢後(hou)應作适時的調(diao)整和修改;另一(yī)方面，由于機械(xie)磨損嚴重或連(lián)接位松動也可(kě)能造成參數實(shí)測值的變化，需(xu)要對參數做相(xiang)應的修改才能(néng)滿足機床加工(gong)精度的要求。
故(gu)障現象：一台杭(hang)州産的立式數(shu)控銑床，配備北(bei)京KND-10M系統。在加工(gōng)過程中，發現X軸(zhóu)精度異常。
故障(zhàng)診斷：檢查發現(xiàn)X軸存在一定間(jian)隙，且電機啓動(dong)時存在不穩定(dìng)的現象。用手觸(chu)摸X軸電機時感(gǎn)覺電機拉動比(bǐ)較厲害，停止時(shi)拉動不明顯，尤(yóu)其是點動方式(shì)下比較明顯。分(fèn)析認爲，故障原(yuán)因有兩點：一是(shi)絲杠反間隙很(hen)大;二是X軸電機(ji)工作異常。
故障(zhàng)處理：利用KND-10M系統(tong)的參數功能，對(dui)電機進行調試(shi)。首先對存在的(de)間隙進行補償(chang)，再調整伺服系(xì)統參數及脈沖(chong)抑制功能參數(shu)，X軸電機的抖動(dòng)消除，機床加工(gong)精度恢複正常(cháng)。
通過對數控機(ji)床加工精度異(yi)常故障診斷和(hé)處理方法的探(tan)讨，把實習生産(chǎn)中所遇到的實(shi)際問題及解決(jué)方法加以歸納(na)，充實了教學内(nei)容并滲透到生(sheng)産實踐中，不但(dàn)讓學生掌握了(le)解決問題的方(fāng)法，更重要的是(shì)培養了學生實(shí)際操作能力，運(yun)用知識分析和(hé)解決問題的能(néng)力，達到技工學(xue)校教育教學的(de)目标，使學生成(cheng)爲适應市場需(xū)求的實用型人(rén)才。
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