數(shu)控機床(chuang)加工 精度(du)異常(chang)的原因及解決(jue)方法(fa)
一、造成加(jia)工精(jing)度異常故(gu)障的(de)原因(yin)
造成加工精度異常(chang)故障的(de)原因隐(yin)蔽性強，診斷難(nan)度比較大。筆者根據(ju)多年實踐(jian)經驗，歸(gui)納(na)出五個主(zhu)要原(yuan)因：機(ji)床進給單(dan)位被改動(dong)或(huo)變化;機(ji)床各個軸的零(ling)點偏置異常;軸(zhou)向的反向間隙(xi)異常(chang);電(dian)機(ji)運行(hang)狀态異(yi)常，即電氣及(ji)控(kong)制部分(fen)異常(chang);機械故障(zhang)，如絲(si)杠，軸承，軸(zhou)聯器等(deng)部件。另(ling)外加(jia)工程序的(de)編制，刀具(ju)的選(xuan)擇及人爲(wei)因素(su)，也可能(neng)導(dao)緻加(jia)工精(jing)度(du)異常。金(jin)屬加(jia)工微(wei)信，内容不(bu)錯，值(zhi)得關(guan)注。
二(er)、數控機床故障(zhang)診斷原則(ze)
1.先外部後内部(bu)數控機床是集(ji)機械(xie)，液(ye)壓，電氣(qi)爲一(yi)體(ti)的機床(chuang)，故其故障的發(fa)生也(ye)會由這三(san)者綜(zong)合(he)反映出來。維(wei)修人員應(ying)先由外向(xiang)内逐一進(jin)行排查，盡(jin)量避免随(sui)意地啓封(feng)，拆卸，否則(ze)會擴大故(gu)障，使(shi)機床(chuang)喪失精度(du)，降低性能(neng)。
2.先機械後(hou)電氣一般(ban)來說，機械(xie)故障(zhang)較易發覺(jiao)，而數(shu)控系統故(gu)障的診斷(duan)則(ze)難度較(jiao)大些。在故(gu)障檢(jian)修之(zhi)前(qian)，首(shou)先注(zhu)意排除機(ji)械性(xing)的故(gu)障(zhang)，往(wang)往可(ke)達到事半功倍(bei)的效果。
3.先(xian)靜後(hou)動先(xian)在機床斷(duan)電的(de)靜(jing)止狀态(tai)下，通過了(le)解，觀察，測試，分析，确(que)認爲非(fei)破(po)壞性(xing)故障(zhang)後(hou)，方可給(gei)機床通電(dian);在運行工況下(xia)，進行(hang)動态的(de)觀(guan)察，檢驗和測(ce)試，查找(zhao)故障。
而(er)對(dui)破壞(huai)性故(gu)障，必須先(xian)排除(chu)危險後，方(fang)可通(tong)電。
4.先(xian)簡單(dan)後複(fu)雜當出現(xian)多種故障(zhang)互相(xiang)交織(zhi)掩蓋，一時(shi)無從(cong)下手時，應(ying)先解決(jue)容(rong)易的(de)問題(ti)，後(hou)解(jie)決難(nan)度較大的(de)問題。往往(wang)簡單問題(ti)解決後，難度大(da)的問(wen)題(ti)也可能(neng)變得(de)容易(yi)。
三、數(shu)控機床故(gu)障診(zhen)斷方(fang)法
1.直(zhi)觀法(fa)(望聞(wen)問切(qie))問-機床的(de)故(gu)障(zhang)現象(xiang)，加工狀況(kuang)等;看(kan)-CRT報警(jing)信息(xi)，報警(jing)指示燈(deng)，電(dian)容器(qi)等元(yuan)件變形煙(yan)熏燒焦，保(bao)護器(qi)脫扣(kou)等;聽-異常(chang)聲響;聞-電(dian)氣元件焦(jiao)糊味及其(qi)它異(yi)味;摸(mo)-發熱(re)，振動，接(jie)觸(chu)不良(liang)等。金屬加工微(wei)信，内容不錯，值(zhi)得關注。
2.參(can)數檢(jian)查法參(can)數通常(chang)是存(cun)放在(zai)RAM中，有(you)時電(dian)池電壓不(bu)足，系(xi)統(tong)長期不通電(dian)或(huo)外(wai)部幹(gan)擾都會(hui)使(shi)參數(shu)丢失(shi)或(huo)混亂，應(ying)根據(ju)故障(zhang)特征，檢查(cha)和校(xiao)對有(you)關參數(shu)。
3.隔(ge)離法(fa)一些(xie)故障，難以(yi)區分是數控部分，還是伺服系(xi)統或機械(xie)部分(fen)造成(cheng)的，常采用(yong)隔離法。
4.同(tong)類對(dui)調法(fa)用同功能(neng)的備(bei)用闆(pan)替換(huan)被懷(huai)疑有故障(zhang)的模闆，或(huo)将功(gong)能相(xiang)同的模闆(pan)或單(dan)元相互交(jiao)換。
5.功(gong)能程序測(ce)試法将(jiang)G，M，S，T，功(gong)能的(de)全部(bu)指(zhi)令編寫(xie)一些小程序，在(zai)診斷故障時運(yun)行這些(xie)程(cheng)序，即可判斷功能的(de)缺失。
四、加(jia)工精度異常(chang)故障診(zhen)斷和(he)處理實例(li)
1.機械故障導緻(zhi)加工精度異常(chang)故障現象：一台(tai)SV-1000立式(shi)加工(gong)中心(xin)，采用(yong)Frank系統。在加(jia)工連(lian)杆模(mo)具過(guo)程中，忽(hu)然(ran)發現(xian)Z軸進給異常，造成至(zhi)少1mm的切削(xue)誤差(cha)量(Z方(fang)向過(guo)切)。
故障診斷：調(diao)查中了解(jie)到，故障是(shi)忽(hu)然發生(sheng)的。機(ji)床(chuang)在(zai)點動，在手(shou)動輸入數(shu)據方(fang)式操(cao)作下(xia)各個(ge)軸運行正(zheng)常，且回參(can)考點(dian)正常(chang)，無任(ren)何報(bao)警提(ti)示(shi)，電(dian)氣控(kong)制部(bu)分硬故障(zhang)的可能性(xing)排除。應主(zhu)要對以下(xia)幾個方(fang)面(mian)逐一(yi)進行(hang)檢(jian)查(cha)。金屬(shu)加工微信(xin)，内容(rong)不錯(cuo)，值(zhi)得(de)關注(zhu)。
檢查機(ji)床(chuang)精度(du)異常(chang)時正(zheng)在運(yun)行的加(jia)工(gong)程序段，特(te)别是(shi)刀具(ju)長度(du)補償(chang)，加工(gong)坐标(biao)系(G54-G59)的校對(dui)和計算。
在點動(dong)方式下(xia)，反複運(yun)動Z軸，經過(guo)視，觸(chu)，聽，對(dui)其運動狀(zhuang)态診(zhen)斷，發(fa)現Z向(xiang)運動噪(zao)音(yin)異常(chang)，特别是快(kuai)速點動，噪(zao)音(yin)更加明(ming)顯。由此(ci)判斷，機(ji)械方(fang)面(mian)可能存(cun)在隐(yin)患。
檢(jian)查機床Z軸(zhou)精度。用手(shou)搖脈沖(chong)發(fa)生器(qi)移動(dong)Z軸，(将(jiang)其倍(bei)率定(ding)爲1×100的(de)擋位(wei)，即每變化(hua)一步(bu)，電機進給(gei)0.1mm)，配合(he)百分表(biao)觀察Z軸(zhou)的運(yun)動(dong)情況。在單向運動保持(chi)正常後(hou)作(zuo)爲起(qi)始點(dian)的正(zheng)向運(yun)動，脈沖(chong)器(qi)每變化一(yi)步，機床Z軸(zhou)運動的實(shi)際距(ju)離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運(yun)行良好，定(ding)位精(jing)度也(ye)良好。而返(fan)回機(ji)床實(shi)際運動位(wei)移的(de)變化(hua)上，可以(yi)分爲四(si)個階(jie)段：(1)機床運(yun)動距離d1>d=0.1mm(斜(xie)率大(da)于1);(2)表現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜(xie)率小于1);(3)機(ji)床機(ji)構實(shi)際沒移動(dong)，表現出标(biao)準的(de)反向(xiang)間隙;(4)機床(chuang)運動距離(li)與脈沖器(qi)經定數值(zhi)相等(deng)(斜率(lü)等于1)，恢複(fu)到機床的(de)正常運動(dong)。無論怎樣對反向間(jian)隙進(jin)行補(bu)償，其(qi)表現出(chu)的(de)特征(zheng)是：除了(3)階(jie)段補償外(wai)，其他(ta)各段(duan)變化依然存在(zai)，特别(bie)是(1)階段嚴(yan)重影響(xiang)到機床的加(jia)工精(jing)度。補(bu)償中發現(xian)，間隙(xi)補償(chang)越大，(1)階段(duan)移動的(de)距離也越大。金屬加工(gong)微信，内容(rong)不錯(cuo)，值得關注(zhu)。
分析(xi)上述檢查(cha)認爲存在(zai)幾點(dian)可能(neng)原因(yin)：一是(shi)電機有異(yi)常，二(er)是機(ji)械方面有故障，三是(shi)絲(si)杠存在(zai)間隙(xi)。爲(wei)了進一(yi)步診(zhen)斷故障，将(jiang)電機和絲杠完(wan)全脫(tuo)開，分别對(dui)電機和(he)機(ji)械部分進(jin)行檢查。檢(jian)查結果是(shi)電機(ji)運行正常;在對(dui)機械(xie)部分診斷(duan)中發現，用(yong)手盤(pan)動絲(si)杠(gang)時(shi)，返回(hui)運動(dong)初(chu)始(shi)有很(hen)大的空(kong)缺(que)感。而(er)正常情況下，應(ying)該能(neng)感覺到軸承有(you)序而平滑(hua)的移(yi)動。
故(gu)障處理：經(jing)過拆卸檢(jian)查發現該軸承(cheng)确實(shi)受(shou)損，且有(you)滾珠脫落(luo)。更換後機(ji)床(chuang)恢複正(zheng)常。
2.控(kong)制(zhi)邏(luo)輯不(bu)妥導(dao)緻加(jia)工精(jing)度異常
故(gu)障現(xian)象：一台上海機(ji)床廠家生(sheng)産的(de)加工(gong)中(zhong)心，系統(tong)是Frank.加工(gong)過(guo)程中(zhong)，發現(xian)該機(ji)床X軸(zhou)精度異常，精度誤差(cha)小爲(wei)0.008mm，大爲(wei)1.2mm.故障診斷(duan)：檢查(cha)中，機(ji)床已經按(an)照要求設(she)置了(le)G54工件(jian)坐标系。在(zai)手動輸入(ru)數據(ju)方式操作下，以(yi)G54坐标系運(yun)行一段程序(xu)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(ji)床運(yun)行結(jie)束後顯示(shi)器上顯示(shi)的機(ji)械坐(zuo)标值(zhi)爲(X軸)“-1025.243”，記(ji)錄下該(gai)數值。然後(hou)在手(shou)動方(fang)式下，将機(ji)床點(dian)動到(dao)其他任意(yi)位置，再次(ci)在手(shou)動輸(shu)入數(shu)據方(fang)式操(cao)作下(xia)運行剛才(cai)的程(cheng)序段(duan)，待機床停(ting)止後(hou)，發現(xian)此時機床(chuang)坐标數值(zhi)顯示爲(wei)“-1024.891”，同(tong)上一次執行後(hou)的數(shu)值比較相(xiang)差了0.352mm.按照(zhao)同(tong)樣(yang)的方(fang)法，将(jiang)X軸(zhou)點動移(yi)動到不同(tong)的位(wei)置，反複(fu)執行該(gai)程序(xu)段，而顯示(shi)器上(shang)顯(xian)示(shi)的數值都(dou)有所不同(tong)(不穩定(ding))。金(jin)屬加(jia)工微(wei)信，内容不(bu)錯，值得關(guan)注。用百分表對(dui)X軸進(jin)行仔細檢(jian)查，發(fa)現機(ji)械(xie)位置實(shi)際誤(wu)差同(tong)數字顯示(shi)出來的誤(wu)差基(ji)本一(yi)緻，從(cong)而認(ren)爲(wei)故障原(yuan)因爲(wei)X軸重(zhong)複定(ding)位誤(wu)差(cha)過(guo)大。對(dui)X軸的反向(xiang)間隙及定(ding)位精度進(jin)行檢查(cha)，重(zhong)新補(bu)償其(qi)誤(wu)差(cha)值，結(jie)果起(qi)不(bu)到(dao)任何(he)作用(yong)。因(yin)此懷疑(yi)光栅尺及(ji)系統(tong)參數(shu)等(deng)有問題(ti)。但爲什(shi)麽(me)産生(sheng)如此(ci)大的誤差(cha)，卻又未(wei)出(chu)現相(xiang)應的報警信息(xi)進一步檢查發(fa)現，此(ci)軸爲垂直(zhi)方向的軸(zhou)，當X軸(zhou)松開(kai)時(shi)主軸箱(xiang)向下掉，造(zao)成了(le)誤差。
故障(zhang)處理(li)：對機(ji)床的PLC邏輯(ji)控制程序(xu)做了(le)修改，即(ji)在(zai)X軸松(song)開時，先把X軸使(shi)能加(jia)載，再把X軸(zhou)松開(kai);而在(zai)X軸夾(jia)緊時，先把(ba)X軸夾緊後(hou)，再(zai)把使能(neng)去掉。調整(zheng)後機床故(gu)障(zhang)得(de)以解(jie)決。
3.機床(chuang)位(wei)置問(wen)題導(dao)緻加工精(jing)度異常
故(gu)障現(xian)象：一(yi)台(tai)杭州産(chan)的立式數控銑床，配(pei)備北京KND-10M系(xi)統。在點(dian)動(dong)或加(jia)工過(guo)程中，發現(xian)Z軸異(yi)常。
故(gu)障診(zhen)斷：檢(jian)查(cha)發現，Z軸(zhou)上下(xia)移動(dong)不均(jun)勻且(qie)有(you)噪(zao)聲，且(qie)存在一(yi)定(ding)間隙。電機(ji)啓動(dong)時，在(zai)點動方式下Z軸(zhou)向上(shang)運(yun)動(dong)存在(zai)不穩定(ding)的噪聲及受(shou)力不均勻(yun)，且感覺(jiao)電機抖(dou)動比(bi)較厲(li)害;而(er)向下運(yun)動(dong)時，就(jiu)沒有(you)抖(dou)動得這(zhe)麽明顯(xian);停止時不抖(dou)動，在加工(gong)過程中(zhong)表現得比較明顯。分析(xi)認爲，故障原因(yin)有三(san)點：一是絲(si)杠反向間隙很大;二(er)是Z軸電機(ji)工作異常(chang);三是(shi)皮帶(dai)輪(lun)受損至(zhi)受力(li)不(bu)均(jun)。但有一個問(wen)題(ti)要注(zhu)意的是，停止時(shi)不抖(dou)動(dong)，上下運(yun)動不(bu)均(jun)勻(yun)，所以電機(ji)工作異常(chang)這個(ge)問題(ti)可以(yi)排除。金屬加工(gong)微信，内容不錯，值得(de)關注。因此(ci)先對機械(xie)部分(fen)診斷(duan)，在(zai)診(zhen)斷測(ce)試過程中沒有(you)發現異常，在公(gong)差之(zhi)内。利用排(pai)除法(fa)則(ze)，餘(yu)下的(de)隻有皮帶問題(ti)了，在(zai)檢測(ce)皮帶(dai)時，發(fa)覺這(zhe)條皮帶剛(gang)換不久，但(dan)在細心檢測皮帶時(shi)，發(fa)現(xian)皮帶(dai)内側出(chu)現不同程度(du)的(de)受損，很(hen)明顯是(shi)受(shou)力不(bu)均所至，是什麽(me)原因(yin)造(zao)成(cheng)的呢在診(zhen)斷中(zhong)發現(xian)電機放置(zhi)有問(wen)題，即(ji)裝夾(jia)的角(jiao)度位(wei)置不(bu)對稱(cheng)造成(cheng)受力不均(jun)。
故障處理：隻要(yao)将電機重(zhong)裝，對(dui)準角(jiao)度(du)，測量好(hao)距離(li)(電機與Z軸(zhou)的軸(zhou)承)，皮(pi)帶兩(liang)邊(長(zhang)度)要(yao)均勻(yun)。這樣(yang)，Z軸上(shang)下移動不(bu)均勻(yun)且有(you)噪聲及抖(dou)動現象就(jiu)消除了，Z軸(zhou)加工恢複(fu)正常(chang)。
4.系統(tong)參數未優(you)化，電機(ji)運(yun)行異(yi)常
導緻加工精(jing)度異(yi)常系(xi)統參數主(zhu)要(yao)包(bao)括機(ji)床進給(gei)單(dan)位，零(ling)點偏(pian)置(zhi)，反向間(jian)隙等。例(li)如(ru)Frank數控系統(tong)，其進給單(dan)位有公制(zhi)和英制兩(liang)種。在(zai)機床(chuang)修理(li)過程中對(dui)于局(ju)部(bu)處理，常(chang)常影(ying)響到(dao)零點偏置(zhi)和間隙的(de)變化，故(gu)障(zhang)處理完畢(bi)後(hou)應作适(shi)時的調整(zheng)和修改;另(ling)一方(fang)面，由(you)于機械磨(mo)損嚴重或(huo)連(lian)接位松(song)動也(ye)可能造成(cheng)參數(shu)實測值的(de)變化(hua)，需(xu)要對參數做(zuo)相應的修(xiu)改才(cai)能滿(man)足機(ji)床加工(gong)精度的(de)要求。
故(gu)障現象：一台(tai)杭州(zhou)産的(de)立式(shi)數控(kong)銑床，配備(bei)北京KND-10M系統(tong)。在加(jia)工過程中(zhong)，發現(xian)X軸精度異(yi)常。
故障(zhang)診(zhen)斷：檢查發(fa)現X軸存在(zai)一定間(jian)隙，且電機啓(qi)動(dong)時存在(zai)不穩(wen)定的(de)現象(xiang)。用手觸(chu)摸X軸電(dian)機時感覺(jiao)電機(ji)拉動(dong)比較厲害(hai)，停止時拉(la)動不(bu)明顯(xian)，尤其是點(dian)動方(fang)式下(xia)比較明顯。分(fen)析(xi)認爲(wei)，故障(zhang)原(yuan)因(yin)有兩點：一(yi)是(shi)絲(si)杠反(fan)間隙(xi)很(hen)大(da);二是(shi)X軸電機(ji)工作異(yi)常。
故(gu)障(zhang)處理：利(li)用KND-10M系統的參數(shu)功能(neng)，對電(dian)機進(jin)行調(diao)試(shi)。首先對(dui)存在的(de)間隙進(jin)行補(bu)償，再調整(zheng)伺服系統(tong)參數(shu)及脈(mo)沖抑制功(gong)能參數，X軸電機的抖動消除，機(ji)床加(jia)工精(jing)度恢(hui)複正(zheng)常(chang)。
通過對(dui)數控機(ji)床加工(gong)精度(du)異(yi)常(chang)故障(zhang)診斷(duan)和處(chu)理方(fang)法的探讨，把實(shi)習生産中(zhong)所遇(yu)到的(de)實際(ji)問題(ti)及解決方法加以歸(gui)納(na)，充(chong)實了(le)教學内容(rong)并滲(shen)透到(dao)生産(chan)實踐(jian)中，不(bu)但讓學生(sheng)掌握(wo)了(le)解(jie)決問(wen)題的方(fang)法(fa)，更重要的是培(pei)養了(le)學生實際(ji)操作(zuo)能力(li)，運(yun)用知識(shi)分析(xi)和解(jie)決問題的(de)能(neng)力(li)，達到(dao)技工(gong)學校(xiao)教育教學的目标，使(shi)學生(sheng)成(cheng)爲(wei)适應市場(chang)需求的實(shi)用型人才(cai)。
