數控機(jī)床加工(gong) 精度異(yi)常的原(yuan)因及解(jie)決方法(fǎ)
一、造成(chéng)加工精(jing)度異常(chang)故障的(de)原因
造(zào)成加工(gong)精度異(yì)常故障(zhang)的原因(yīn)隐蔽性(xing)強，診斷(duan)難度比(bǐ)較大。筆(bi)者根據(jù)多年實(shi)踐經驗(yàn)，歸納出(chū)五個主(zhǔ)要原因(yīn)：機床進(jìn)給單位(wei)被改動(dòng)或變化(huà);機床各(ge)個軸的(de)零點偏(pian)置異常(cháng);軸向的(de)反向間(jiān)隙異常(cháng);電機運(yùn)行狀态(tài)異常，即(jí)電氣及(ji)控制部(bù)分異常(cháng);機械故(gù)障，如絲(si)杠，軸承(cheng)，軸聯器(qì)等部件(jian)。另外加(jiā)工程序(xu)的編制(zhi)，刀具的(de)選擇及(jí)人爲因(yin)素，也可(kě)能導緻(zhì)加工精(jing)度異常(chang)。金屬加(jia)工微信(xìn)，内容不(bú)錯，值得(de)關注。
二(er)、數控機(jī)床故障(zhang)診斷原(yuan)則
1.先外(wai)部後内(nèi)部數控(kòng)機床是(shi)集機械(xie)，液壓，電(dian)氣爲一(yī)體的機(ji)床，故其(qi)故障的(de)發生也(yě)會由這(zhè)三者綜(zong)合反映(yìng)出來。維(wei)修人員(yuán)應先由(you)外向内(nèi)逐一進(jìn)行排查(chá)，盡量避(bi)免随意(yi)地啓封(feng)，拆卸，否(fou)則會擴(kuò)大故障(zhàng)，使機床(chuáng)喪失精(jing)度，降低(dī)性能。
2.先(xiān)機械後(hòu)電氣一(yi)般來說(shuo)，機械故(gù)障較易(yì)發覺，而(ér)數控系(xì)統故障(zhàng)的診斷(duàn)則難度(dù)較大些(xie)。在故障(zhang)檢修之(zhi)前，首先(xiān)注意排(pai)除機械(xiè)性的故(gù)障，往往(wang)可達到(dao)事半功(gōng)倍的效(xiao)果。
3.先靜(jìng)後動先(xiān)在機床(chuáng)斷電的(de)靜止狀(zhuang)态下，通(tōng)過了解(jie)，觀察，測(cè)試，分析(xī)，确認爲(wei)非破壞(huai)性故障(zhàng)後，方可(kě)給機床(chuang)通電;在(zài)運行工(gong)況下，進(jìn)行動态(tài)的觀察(cha)，檢驗和(hé)測試，查(cha)找故障(zhang)。
而對破(po)壞性故(gu)障，必須(xū)先排除(chú)危險後(hou)，方可通(tōng)電。
4.先簡(jian)單後複(fu)雜當出(chu)現多種(zhong)故障互(hù)相交織(zhi)掩蓋，一(yi)時無從(cong)下手時(shi)，應先解(jie)決容易(yi)的問題(ti)，後解決(jue)難度較(jiào)大的問(wen)題。往往(wang)簡單問(wen)題解決(jué)後，難度(du)大的問(wen)題也可(kě)能變得(dé)容易。
三(san)、數控機(jī)床故障(zhàng)診斷方(fang)法
1.直觀(guān)法(望聞(wen)問切)問(wèn)-機床的(de)故障現(xiàn)象，加工(gong)狀況等(děng);看-CRT報警(jing)信息，報(bao)警指示(shì)燈，電容(róng)器等元(yuán)件變形(xíng)煙熏燒(shāo)焦，保護(hù)器脫扣(kòu)等;聽-異(yì)常聲響(xiang);聞-電氣(qì)元件焦(jiāo)糊味及(ji)其它異(yì)味;摸-發(fa)熱，振動(dòng)，接觸不(bu)良等。金(jīn)屬加工(gōng)微信，内(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。
3.隔離(lí)法一些(xiē)故障，難(nan)以區分(fèn)是數控(kong)部分，還(hái)是伺服(fú)系統或(huo)機械部(bu)分造成(cheng)的，常采(cai)用隔離(lí)法。
4.同類(lèi)對調法(fa)用同功(gong)能的備(bei)用闆替(ti)換被懷(huai)疑有故(gu)障的模(mo)闆，或将(jiang)功能相(xiang)同的模(mo)闆或單(dan)元相互(hù)交換。
四、加工(gong)精度異(yì)常故障(zhang)診斷和(he)處理實(shi)例
1.機械(xiè)故障導(dao)緻加工(gōng)精度異(yi)常故障(zhàng)現象：一(yi)台SV-1000立式(shi)加工中(zhong)心，采用(yòng)Frank系統。在(zài)加工連(lián)杆模具(ju)過程中(zhōng)，忽然發(fā)現Z軸進(jìn)給異常(chang)，造成至(zhi)少1mm的切(qie)削誤差(chà)量(Z方向(xiàng)過切)。
故(gu)障診斷(duan)：調查中(zhōng)了解到(dào)，故障是(shì)忽然發(fā)生的。機(jī)床在點(diǎn)動，在手(shou)動輸入(rù)數據方(fāng)式操作(zuò)下各個(ge)軸運行(háng)正常，且(qie)回參考(kao)點正常(cháng)，無任何(hé)報警提(ti)示，電氣(qì)控制部(bù)分硬故(gu)障的可(ke)能性排(pai)除。應主(zhǔ)要對以(yi)下幾個(gè)方面逐(zhú)一進行(háng)檢查。金(jīn)屬加工(gōng)微信，内(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guan)注。
檢查(cha)機床精(jing)度異常(cháng)時正在(zai)運行的(de)加工程(chéng)序段，特(te)别是刀(dao)具長度(du)補償，加(jia)工坐标(biāo)系(G54-G59)的校(xiao)對和計(ji)算。
在點(diǎn)動方式(shì)下，反複(fu)運動Z軸(zhou)，經過視(shi)，觸，聽，對(duì)其運動(dong)狀态診(zhěn)斷，發現(xiàn)Z向運動(dong)噪音異(yì)常，特别(bié)是快速(su)點動，噪(zao)音更加(jia)明顯。由(you)此判斷(duan)，機械方(fāng)面可能(neng)存在隐(yǐn)患。
檢查(chá)機床Z軸(zhóu)精度。用(yong)手搖脈(mo)沖發生(shēng)器移動(dong)Z軸，(将其(qí)倍率定(dìng)爲1×100的擋(dang)位，即每(měi)變化一(yī)步，電機(ji)進給0.1mm)，配(pèi)合百分(fèn)表觀察(cha)Z軸的運(yùn)動情況(kuang)。在單向(xiang)運動保(bao)持正常(cháng)後作爲(wei)起始點(dian)的正向(xiàng)運動，脈(mo)沖器每(mei)變化一(yi)步，機床(chuáng)Z軸運動(dong)的實際(jì)距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuō)明電機(ji)運行良(liáng)好，定位(wèi)精度也(yě)良好。而(ér)返回機(ji)床實際(jì)運動位(wei)移的變(bian)化上，可(kě)以分爲(wei)四個階(jiē)段：(1)機床(chuáng)運動距(jù)離d1>d=0.1mm(斜率(lü)大于1);(2)表(biao)現出爲(wei)d1=0.1mm>d2>d3(斜率小(xiao)于1);(3)機床(chuang)機構實(shí)際沒移(yi)動，表現(xiàn)出标準(zhun)的反向(xiang)間隙;(4)機(jī)床運動(dòng)距離與(yǔ)脈沖器(qi)經定數(shu)值相等(děng)(斜率等(deng)于1)，恢複(fú)到機床(chuáng)的正常(cháng)運動。無(wu)論怎樣(yàng)對反向(xiang)間隙進(jìn)行補償(chang)，其表現(xiàn)出的特(tè)征是：除(chú)了(3)階段(duàn)補償外(wài)，其他各(ge)段變化(hua)依然存(cun)在，特别(bie)是(1)階段(duan)嚴重影(yǐng)響到機(ji)床的加(jia)工精度(du)。補償中(zhōng)發現，間(jiān)隙補償(chang)越大，(1)階(jiē)段移動(dong)的距離(li)也越大(dà)。金屬加(jia)工微信(xin)，内容不(bu)錯，值得(dé)關注。
分(fèn)析上述(shu)檢查認(rèn)爲存在(zai)幾點可(kě)能原因(yīn)：一是電(dian)機有異(yi)常，二是(shi)機械方(fāng)面有故(gu)障，三是(shì)絲杠存(cún)在間隙(xi)。爲了進(jin)一步診(zhěn)斷故障(zhàng)，将電機(jī)和絲杠(gàng)完全脫(tuo)開，分别(bie)對電機(ji)和機械(xie)部分進(jin)行檢查(chá)。檢查結(jie)果是電(diàn)機運行(hang)正常;在(zai)對機械(xie)部分診(zhěn)斷中發(fa)現，用手(shou)盤動絲(si)杠時，返(fan)回運動(dong)初始有(yǒu)很大的(de)空缺感(gǎn)。而正常(chang)情況下(xia)，應該能(néng)感覺到(dao)軸承有(you)序而平(píng)滑的移(yí)動。
故障(zhàng)處理：經(jīng)過拆卸(xie)檢查發(fā)現該軸(zhóu)承确實(shi)受損，且(qie)有滾珠(zhū)脫落。更(geng)換後機(jī)床恢複(fu)正常。
2.控(kòng)制邏輯(jí)不妥導(dao)緻加工(gōng)精度異(yi)常
故障(zhàng)現象：一(yī)台上海(hai)機床廠(chǎng)家生産(chǎn)的加工(gōng)中心，系(xi)統是Frank.加(jia)工過程(cheng)中，發現(xiàn)該機床(chuang)X軸精度(du)異常，精(jing)度誤差(chà)小爲0.008mm，大(da)爲1.2mm.故障(zhàng)診斷：檢(jiǎn)查中，機(ji)床已經(jīng)按照要(yao)求設置(zhi)了G54工件(jian)坐标系(xì)。在手動(dong)輸入數(shù)據方式(shi)操作下(xià)，以G54坐标(biāo)系運行(hang)一段程(chéng)序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待(dài)機床運(yùn)行結束(shu)後顯示(shì)器上顯(xiǎn)示的機(jī)械坐标(biāo)值爲(X軸(zhóu))“-1025.243”，記錄下(xia)該數值(zhi)。然後在(zai)手動方(fāng)式下，将(jiāng)機床點(diǎn)動到其(qi)他任意(yì)位置，再(zài)次在手(shou)動輸入(rù)數據方(fang)式操作(zuò)下運行(háng)剛才的(de)程序段(duàn)，待機床(chuáng)停止後(hòu)，發現此(cǐ)時機床(chuáng)坐标數(shù)值顯示(shi)爲“-1024.891”，同上(shàng)一次執(zhi)行後的(de)數值比(bǐ)較相差(chà)了0.352mm.按照(zhao)同樣的(de)方法，将(jiang)X軸點動(dòng)移動到(dao)不同的(de)位置，反(fan)複執行(háng)該程序(xu)段，而顯(xian)示器上(shàng)顯示的(de)數值都(dōu)有所不(bu)同(不穩(wěn)定)。金屬(shu)加工微(wēi)信，内容(rong)不錯，值(zhi)得關注(zhu)。用百分(fen)表對X軸(zhóu)進行仔(zǎi)細檢查(cha)，發現機(jī)械位置(zhì)實際誤(wu)差同數(shù)字顯示(shi)出來的(de)誤差基(ji)本一緻(zhi)，從而認(ren)爲故障(zhàng)原因爲(wèi)X軸重複(fú)定位誤(wu)差過大(dà)。對X軸的(de)反向間(jian)隙及定(ding)位精度(du)進行檢(jian)查，重新(xin)補償其(qí)誤差值(zhí)，結果起(qi)不到任(rèn)何作用(yòng)。因此懷(huái)疑光栅(shan)尺及系(xi)統參數(shù)等有問(wen)題。但爲(wei)什麽産(chan)生如此(ci)大的誤(wu)差，卻又(yòu)未出現(xian)相應的(de)報警信(xìn)息進一(yī)步檢查(chá)發現，此(cǐ)軸爲垂(chui)直方向(xiang)的軸，當(dang)X軸松開(kāi)時主軸(zhóu)箱向下(xià)掉，造成(cheng)了誤差(cha)。
故障處(chù)理：對機(jī)床的PLC邏(luó)輯控制(zhì)程序做(zuò)了修改(gǎi)，即在X軸(zhou)松開時(shí)，先把X軸(zhou)使能加(jia)載，再把(ba)X軸松開(kai);而在X軸(zhóu)夾緊時(shí)，先把X軸(zhóu)夾緊後(hou)，再把使(shi)能去掉(diao)。調整後(hòu)機床故(gu)障得以(yi)解決。
3.機(jī)床位置(zhì)問題導(dǎo)緻加工(gōng)精度異(yì)常
故障(zhang)現象：一(yī)台杭州(zhōu)産的立(li)式數控(kong)銑床，配(pèi)備北京(jīng)KND-10M系統。在(zài)點動或(huò)加工過(guo)程中，發(fā)現Z軸異(yi)常。
故障(zhang)診斷：檢(jiǎn)查發現(xiàn)，Z軸上下(xia)移動不(bú)均勻且(qiě)有噪聲(shēng)，且存在(zài)一定間(jian)隙。電機(ji)啓動時(shí)，在點動(dong)方式下(xia)Z軸向上(shang)運動存(cún)在不穩(wěn)定的噪(zao)聲及受(shòu)力不均(jun1)勻，且感(gan)覺電機(ji)抖動比(bi)較厲害(hai);而向下(xia)運動時(shí)，就沒有(yǒu)抖動得(dé)這麽明(ming)顯;停止(zhǐ)時不抖(dǒu)動，在加(jia)工過程(chéng)中表現(xiàn)得比較(jiao)明顯。分(fen)析認爲(wèi)，故障原(yuán)因有三(san)點：一是(shi)絲杠反(fǎn)向間隙(xì)很大;二(er)是Z軸電(diàn)機工作(zuò)異常;三(san)是皮帶(dai)輪受損(sǔn)至受力(li)不均。但(dan)有一個(gè)問題要(yao)注意的(de)是，停止(zhi)時不抖(dou)動，上下(xià)運動不(bu)均勻，所(suǒ)以電機(jī)工作異(yì)常這個(ge)問題可(kě)以排除(chú)。金屬加(jiā)工微信(xìn)，内容不(bú)錯，值得(dé)關注。因(yin)此先對(dui)機械部(bù)分診斷(duan)，在診斷(duan)測試過(guò)程中沒(mei)有發現(xian)異常，在(zài)公差之(zhī)内。利用(yòng)排除法(fǎ)則，餘下(xia)的隻有(you)皮帶問(wen)題了，在(zai)檢測皮(pí)帶時，發(fa)覺這條(tiao)皮帶剛(gang)換不久(jiu)，但在細(xi)心檢測(cè)皮帶時(shí)，發現皮(pí)帶内側(cè)出現不(bu)同程度(du)的受損(sǔn)，很明顯(xiǎn)是受力(li)不均所(suǒ)至，是什(shi)麽原因(yin)造成的(de)呢在診(zhen)斷中發(fā)現電機(ji)放置有(yǒu)問題，即(ji)裝夾的(de)角度位(wèi)置不對(dui)稱造成(cheng)受力不(bu)均。
故障(zhàng)處理：隻(zhi)要将電(dian)機重裝(zhuang)，對準角(jiao)度，測量(liàng)好距離(lí)(電機與(yǔ)Z軸的軸(zhou)承)，皮帶(dai)兩邊(長(zhang)度)要均(jun1)勻。這樣(yàng)，Z軸上下(xià)移動不(bu)均勻且(qiě)有噪聲(sheng)及抖動(dong)現象就(jiù)消除了(le)，Z軸加工(gong)恢複正(zhèng)常。
4.系統(tǒng)參數未(wei)優化，電(dian)機運行(hang)異常
導(dao)緻加工(gong)精度異(yi)常系統(tong)參數主(zhu)要包括(kuò)機床進(jin)給單位(wei)，零點偏(pian)置，反向(xiàng)間隙等(deng)。例如Frank數(shù)控系統(tong)，其進給(gei)單位有(you)公制和(he)英制兩(liǎng)種。在機(jī)床修理(lǐ)過程中(zhōng)對于局(jú)部處理(lǐ)，常常影(ying)響到零(líng)點偏置(zhì)和間隙(xi)的變化(hua)，故障處(chu)理完畢(bì)後應作(zuò)适時的(de)調整和(he)修改;另(lìng)一方面(mian)，由于機(jī)械磨損(sǔn)嚴重或(huò)連接位(wei)松動也(ye)可能造(zào)成參數(shu)實測值(zhí)的變化(huà)，需要對(duì)參數做(zuò)相應的(de)修改才(cái)能滿足(zú)機床加(jiā)工精度(dù)的要求(qiú)。
故障現(xian)象：一台(tai)杭州産(chan)的立式(shì)數控銑(xi)床，配備(bei)北京KND-10M系(xì)統。在加(jiā)工過程(chéng)中，發現(xiàn)X軸精度(du)異常。
故(gù)障診斷(duàn)：檢查發(fa)現X軸存(cún)在一定(ding)間隙，且(qiě)電機啓(qi)動時存(cun)在不穩(wen)定的現(xian)象。用手(shǒu)觸摸X軸(zhou)電機時(shi)感覺電(diàn)機拉動(dong)比較厲(li)害，停止(zhi)時拉動(dong)不明顯(xiǎn)，尤其是(shì)點動方(fang)式下比(bǐ)較明顯(xian)。分析認(rèn)爲，故障(zhang)原因有(yǒu)兩點：一(yī)是絲杠(gàng)反間隙(xi)很大;二(er)是X軸電(diàn)機工作(zuò)異常。
故(gu)障處理(lǐ)：利用KND-10M系(xi)統的參(cān)數功能(néng)，對電機(jī)進行調(diào)試。首先(xian)對存在(zài)的間隙(xi)進行補(bu)償，再調(diao)整伺服(fú)系統參(cān)數及脈(mò)沖抑制(zhì)功能參(cān)數，X軸電(dian)機的抖(dou)動消除(chu)，機床加(jiā)工精度(du)恢複正(zhèng)常。
通過(guò)對數控(kong)機床加(jiā)工精度(dù)異常故(gù)障診斷(duàn)和處理(lǐ)方法的(de)探讨，把(bǎ)實習生(sheng)産中所(suǒ)遇到的(de)實際問(wen)題及解(jiě)決方法(fǎ)加以歸(gui)納，充實(shí)了教學(xue)内容并(bing)滲透到(dao)生産實(shi)踐中，不(bu)但讓學(xue)生掌握(wo)了解決(jué)問題的(de)方法，更(gèng)重要的(de)是培養(yang)了學生(sheng)實際操(cao)作能力(li)，運用知(zhi)識分析(xi)和解決(jue)問題的(de)能力，達(da)到技工(gong)學校教(jiāo)育教學(xue)的目标(biāo)，使學生(shēng)成爲适(shì)應市場(chang)需求的(de)實用型(xing)人才。
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