數(shu)控機(ji)床(chuang)加工精(jing)度異常的原因(yin)及解(jie)決(jue)方法

數控機(ji)床加工 精度異(yi)常的(de)原因(yin)及解決方(fang)法

　　一、造成加工(gong)精度異常故障的原因(yin)

　　造成加(jia)工精度異(yi)常故(gu)障的(de)原因隐蔽(bi)性強，診斷難度(du)比較(jiao)大。筆(bi)者根(gen)據多年實(shi)踐經(jing)驗，歸(gui)納(na)出五個(ge)主要(yao)原因：機床進給(gei)單位被改(gai)動或變化(hua);機床各個軸(zhou)的零點(dian)偏置異常;軸向(xiang)的反(fan)向間隙異(yi)常;電(dian)機(ji)運行狀态異(yi)常，即電氣(qi)及控制部分異(yi)常;機(ji)械(xie)故(gu)障，如(ru)絲杠，軸承，軸聯器等(deng)部(bu)件(jian)。另外(wai)加工程序(xu)的編(bian)制，刀(dao)具的(de)選擇(ze)及人爲(wei)因素，也(ye)可能(neng)導緻加工(gong)精度異(yi)常。金屬加工(gong)微信(xin)，内容(rong)不錯，值得關注。

　　二、數控機(ji)床故(gu)障診斷原(yuan)則

　　1.先外部(bu)後(hou)内(nei)部數(shu)控機(ji)床是集機械，液(ye)壓，電氣爲(wei)一體的機(ji)床，故(gu)其故(gu)障的發生(sheng)也會(hui)由這(zhe)三者綜合反映(ying)出來(lai)。維修人員(yuan)應先由外向内逐一(yi)進行排查(cha)，盡量(liang)避免(mian)随(sui)意地啓(qi)封，拆(chai)卸，否(fou)則會(hui)擴大(da)故障，使機(ji)床喪(sang)失精(jing)度，降(jiang)低性(xing)能(neng)。

　　2.先機械(xie)後電(dian)氣(qi)一般來說，機(ji)械故(gu)障較(jiao)易發覺，而數控(kong)系統(tong)故障的診(zhen)斷則難(nan)度(du)較大些。在(zai)故障檢修(xiu)之前(qian)，首先(xian)注意(yi)排除(chu)機械性的(de)故障(zhang)，往往(wang)可達(da)到事半功倍的(de)效果。

　　3.先靜(jing)後動(dong)先在機床(chuang)斷電(dian)的靜(jing)止狀(zhuang)态下(xia)，通過(guo)了(le)解，觀察(cha)，測試，分析(xi)，确認爲非破壞性故(gu)障後(hou)，方(fang)可(ke)給機(ji)床通(tong)電;在運行(hang)工況下，進(jin)行動(dong)态的(de)觀察(cha)，檢驗(yan)和測(ce)試，查找故(gu)障。

　　而(er)對(dui)破壞性(xing)故障(zhang)，必(bi)須(xu)先排(pai)除危(wei)險後，方可(ke)通電(dian)。

　　4.先簡(jian)單後(hou)複雜當出現多(duo)種故障互(hu)相交織掩(yan)蓋(gai)，一(yi)時無(wu)從下(xia)手(shou)時，應先解決容(rong)易的問(wen)題，後解決難度較大(da)的問題。往(wang)往簡(jian)單問題解(jie)決後，難度大的(de)問題也可(ke)能變得容易(yi)。

　　三(san)、數控(kong)機床(chuang)故障診斷(duan)方法(fa)

　　1.直(zhi)觀法(望聞問切(qie))問-機床(chuang)的故(gu)障(zhang)現(xian)象，加(jia)工狀(zhuang)況等(deng);看-CRT報(bao)警信(xin)息，報(bao)警指(zhi)示燈，電容器等(deng)元件(jian)變(bian)形(xing)煙熏(xun)燒焦(jiao)，保(bao)護(hu)器脫(tuo)扣等(deng);聽-異(yi)常聲(sheng)響;聞-電氣(qi)元件(jian)焦糊(hu)味及(ji)其它(ta)異味;摸-發(fa)熱，振(zhen)動，接觸不(bu)良等(deng)。金屬(shu)加工微信(xin)，内容(rong)不錯(cuo)，值得(de)關注(zhu)。

　　2.參數檢查(cha)法參數通常是(shi)存放(fang)在(zai)RAM中，有時(shi)電池電壓不足(zu)，系統長(zhang)期不通(tong)電或外部(bu)幹擾(rao)都會(hui)使(shi)參數丢(diu)失或(huo)混(hun)亂(luan)，應根(gen)據故(gu)障特征，檢(jian)查和(he)校(xiao)對(dui)有關參數(shu)。

　　3.隔(ge)離法一(yi)些故障，難以區(qu)分是數控部分(fen)，還是(shi)伺服(fu)系統或機械(xie)部分造(zao)成的，常采用隔離法(fa)。

　　4.同類對調(diao)法用同功能的(de)備用闆替換被(bei)懷疑(yi)有(you)故(gu)障的模闆(pan)，或将(jiang)功能(neng)相同的(de)模(mo)闆或(huo)單元(yuan)相互(hu)交換(huan)。

　　5.功能程(cheng)序測試(shi)法将(jiang)G，M，S，T，功(gong)能的全(quan)部指令編(bian)寫一(yi)些小(xiao)程序，在診(zhen)斷故障(zhang)時(shi)運行(hang)這些程序，即可(ke)判斷功(gong)能的缺失。

　　四、加工精度(du)異常故障(zhang)診斷和處(chu)理實例

　　1.機(ji)械故(gu)障(zhang)導(dao)緻加(jia)工精(jing)度(du)異常故(gu)障現象(xiang)：一(yi)台SV-1000立(li)式加(jia)工中心，采(cai)用Frank系統。在加工(gong)連杆(gan)模具過程(cheng)中，忽然發(fa)現Z軸(zhou)進給(gei)異常，造成(cheng)至少1mm的切削誤(wu)差量(liang)(Z方(fang)向過切(qie))。

　　故障(zhang)診斷(duan)：調查(cha)中了(le)解(jie)到，故障(zhang)是忽然(ran)發(fa)生的。機床在點(dian)動，在(zai)手動(dong)輸(shu)入(ru)數據(ju)方式(shi)操(cao)作下各(ge)個軸(zhou)運行(hang)正常(chang)，且回參考點正(zheng)常，無(wu)任(ren)何(he)報警提示，電氣控制(zhi)部分硬(ying)故障的(de)可能性排(pai)除。應(ying)主要對(dui)以下幾個方(fang)面逐一進(jin)行檢查。金(jin)屬加工微信(xin)，内容不(bu)錯，值得關(guan)注。

　　檢查機床精度異(yi)常時正在(zai)運行的加(jia)工程序段(duan)，特别是(shi)刀具長(zhang)度補(bu)償(chang)，加(jia)工坐(zuo)标系(G54-G59)的校(xiao)對和(he)計算。

　　在點動方(fang)式下，反複(fu)運動(dong)Z軸，經(jing)過(guo)視，觸，聽(ting)，對其運動(dong)狀态(tai)診斷(duan)，發(fa)現Z向運(yun)動噪音異(yi)常，特(te)别是(shi)快速點動(dong)，噪音(yin)更加(jia)明顯。由此判(pan)斷，機械(xie)方面可能(neng)存在隐患。

　　檢(jian)查(cha)機床(chuang)Z軸精度(du)。用手搖脈沖(chong)發(fa)生器移(yi)動Z軸，(将其倍率定爲1×100的擋位，即(ji)每變化一(yi)步，電(dian)機進給0.1mm)，配合百(bai)分表(biao)觀察(cha)Z軸的運動情(qing)況(kuang)。在單(dan)向運動保持正(zheng)常後作爲起始(shi)點的正向(xiang)運動(dong)，脈沖(chong)器每(mei)變化(hua)一步，機床(chuang)Z軸運(yun)動的實際(ji)距離(li)d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運行良好(hao)，定(ding)位精度(du)也良好(hao)。而返回(hui)機床(chuang)實際(ji)運動(dong)位移的(de)變(bian)化上(shang)，可以(yi)分爲四個(ge)階段(duan)：(1)機(ji)床(chuang)運動(dong)距離(li)d1>d=0.1mm(斜(xie)率大于(yu)1);(2)表現出(chu)爲(wei)d1=0.1mm>d2>d3(斜率(lü)小于(yu)1);(3)機(ji)床(chuang)機構(gou)實際(ji)沒(mei)移動，表(biao)現出(chu)标準的反(fan)向間(jian)隙(xi);(4)機床運(yun)動距離(li)與(yu)脈沖(chong)器經定數值相(xiang)等(斜(xie)率等于1)，恢(hui)複到機床(chuang)的正(zheng)常運(yun)動。無論怎(zen)樣對反向(xiang)間隙進行(hang)補償，其表(biao)現出的特征是(shi)：除了(le)(3)階段(duan)補償(chang)外，其(qi)他(ta)各(ge)段變(bian)化依(yi)然(ran)存(cun)在，特(te)别是(1)階段嚴重影響(xiang)到(dao)機床的(de)加工精(jing)度。補償(chang)中發現，間(jian)隙補(bu)償越大，(1)階(jie)段移動的距離也越(yue)大。金屬加工微(wei)信，内(nei)容不錯，值(zhi)得關注。

　　分析上(shang)述檢(jian)查認(ren)爲存(cun)在幾點(dian)可能原(yuan)因：一(yi)是電機有(you)異常(chang)，二(er)是(shi)機械(xie)方面(mian)有故障，三(san)是絲杠存(cun)在間(jian)隙。爲(wei)了(le)進一步(bu)診斷(duan)故(gu)障(zhang)，将電機和(he)絲杠(gang)完全(quan)脫開，分别(bie)對電機和(he)機(ji)械部分(fen)進行檢查。檢查(cha)結果是電(dian)機運(yun)行正(zheng)常;在(zai)對機械部分診斷中(zhong)發現，用(yong)手(shou)盤動絲杠時，返(fan)回運(yun)動初始有很大的空(kong)缺感。而正(zheng)常情況(kuang)下(xia)，應該(gai)能感(gan)覺到(dao)軸承(cheng)有序而平(ping)滑的(de)移動。

　　故(gu)障(zhang)處理(li)：經過拆卸(xie)檢查發現該軸承确(que)實受(shou)損(sun)，且(qie)有滾(gun)珠脫(tuo)落(luo)。更換後(hou)機床(chuang)恢複(fu)正常。

　　2.控制(zhi)邏輯不妥(tuo)導緻(zhi)加工(gong)精度(du)異常

　　故障(zhang)現象(xiang)：一台(tai)上(shang)海機床廠家生(sheng)産的加(jia)工中(zhong)心，系統是Frank.加工(gong)過程中，發(fa)現該(gai)機(ji)床(chuang)X軸精(jing)度異(yi)常(chang)，精度誤(wu)差小(xiao)爲(wei)0.008mm，大(da)爲1.2mm.故(gu)障診(zhen)斷(duan)：檢(jian)查中(zhong)，機床已(yi)經(jing)按照(zhao)要求(qiu)設(she)置了G54工(gong)件坐(zuo)标(biao)系(xi)。在手(shou)動輸入(ru)數(shu)據方(fang)式操作下，以G54坐(zuo)标系(xi)運(yun)行一段(duan)程序(xu)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待(dai)機床運行結束後顯(xian)示器上顯示的(de)機械坐(zuo)标(biao)值爲(wei)(X軸)“-1025.243”，記錄下(xia)該數(shu)值。然後在手動(dong)方式(shi)下(xia)，将(jiang)機床(chuang)點動(dong)到(dao)其(qi)他任(ren)意位(wei)置(zhi)，再(zai)次在(zai)手動輸入(ru)數據(ju)方式操作下運(yun)行剛(gang)才的程序(xu)段，待機床停止(zhi)後，發(fa)現(xian)此時機(ji)床坐(zuo)标數(shu)值顯(xian)示爲“-1024.891”，同上一次(ci)執行後(hou)的(de)數值(zhi)比較相(xiang)差(cha)了0.352mm.按(an)照同(tong)樣的方法，将X軸點動(dong)移動(dong)到不(bu)同(tong)的位置(zhi)，反複執(zhi)行(hang)該程(cheng)序段，而顯(xian)示器(qi)上顯(xian)示的(de)數值(zhi)都有所不(bu)同(不(bu)穩定)。金屬(shu)加工(gong)微信，内容(rong)不錯(cuo)，值得(de)關注。用百(bai)分表對(dui)X軸進行仔細檢查，發現(xian)機械(xie)位置實際(ji)誤差(cha)同數字顯(xian)示出來的(de)誤差(cha)基本一緻，從而(er)認爲故障原因爲X軸重複(fu)定位(wei)誤差過大(da)。對X軸的反向間隙及(ji)定位(wei)精(jing)度(du)進行檢查(cha)，重新補償(chang)其誤差值(zhi)，結果起不(bu)到任何作(zuo)用。因此懷疑光(guang)栅尺(chi)及系統參(can)數等(deng)有(you)問題。但(dan)爲什(shi)麽産(chan)生如(ru)此大的(de)誤差，卻(que)又未(wei)出(chu)現(xian)相應(ying)的報警信息進(jin)一步(bu)檢查發現(xian)，此軸爲垂直方向的(de)軸，當X軸松(song)開時主軸(zhou)箱向(xiang)下掉(diao)，造成了誤(wu)差。

　　故障處(chu)理：對(dui)機床的PLC邏(luo)輯控(kong)制程(cheng)序(xu)做(zuo)了修改，即(ji)在X軸(zhou)松開(kai)時，先把X軸使能(neng)加載，再把(ba)X軸松(song)開;而(er)在X軸夾緊時，先(xian)把(ba)X軸(zhou)夾緊(jin)後，再把使(shi)能去(qu)掉。調整後機床(chuang)故障得以(yi)解決(jue)。

　　3.機床(chuang)位置(zhi)問題(ti)導緻加工(gong)精度異常

　　故障(zhang)現象(xiang)：一台杭(hang)州(zhou)産的(de)立式(shi)數控銑床(chuang)，配備(bei)北京(jing)KND-10M系統。在點(dian)動或(huo)加工(gong)過程(cheng)中，發(fa)現Z軸(zhou)異常(chang)。

　　故障診斷(duan)：檢查發現(xian)，Z軸上(shang)下移(yi)動不(bu)均勻(yun)且有噪(zao)聲(sheng)，且存(cun)在一(yi)定間隙。電(dian)機啓(qi)動時(shi)，在點(dian)動方(fang)式(shi)下Z軸向(xiang)上運動存(cun)在不(bu)穩定(ding)的噪聲及(ji)受力不均(jun)勻，且感覺電(dian)機抖動(dong)比較(jiao)厲害(hai);而向下運(yun)動時，就沒(mei)有抖(dou)動(dong)得(de)這麽(me)明顯(xian);停止(zhi)時不(bu)抖動(dong)，在加工過(guo)程中(zhong)表現得比(bi)較明顯。分(fen)析認(ren)爲，故(gu)障原(yuan)因有(you)三點(dian)：一(yi)是(shi)絲杠(gang)反向(xiang)間(jian)隙(xi)很大(da);二是(shi)Z軸電(dian)機工作異(yi)常;三是皮(pi)帶輪受損(sun)至受(shou)力不(bu)均。但(dan)有一(yi)個問題要(yao)注意(yi)的是，停止(zhi)時不(bu)抖動，上下運動不均勻，所(suo)以電(dian)機工作異(yi)常這(zhe)個問(wen)題(ti)可以排(pai)除。金屬加工微信，内容不錯，值(zhi)得關注。因此先(xian)對機(ji)械部分診(zhen)斷，在診斷(duan)測試過程(cheng)中(zhong)沒有發(fa)現異常，在(zai)公差(cha)之内。利用排除(chu)法則(ze)，餘下(xia)的隻(zhi)有皮(pi)帶問題了(le)，在檢測(ce)皮(pi)帶時，發覺這條(tiao)皮帶(dai)剛換不久，但在(zai)細心(xin)檢測(ce)皮帶(dai)時，發現皮(pi)帶内(nei)側出(chu)現不同程(cheng)度的受(shou)損(sun)，很明(ming)顯是受(shou)力不均(jun)所至，是什麽原因造(zao)成(cheng)的(de)呢在(zai)診斷中發現電(dian)機放置有(you)問題(ti)，即裝(zhuang)夾(jia)的(de)角度(du)位置不對(dui)稱造(zao)成受力不均。

　　故障處(chu)理(li)：隻(zhi)要将(jiang)電機(ji)重裝(zhuang)，對準(zhun)角度(du)，測量(liang)好距(ju)離(電(dian)機(ji)與(yu)Z軸的(de)軸承(cheng))，皮帶兩邊(bian)(長度(du))要(yao)均(jun)勻。這(zhe)樣，Z軸上下移動(dong)不均(jun)勻且有噪聲及(ji)抖(dou)動現象(xiang)就消除(chu)了，Z軸加工恢(hui)複正常。

　　4.系(xi)統參數(shu)未(wei)優化(hua)，電機(ji)運行(hang)異常(chang)

　　導緻(zhi)加(jia)工(gong)精度(du)異常(chang)系統(tong)參數(shu)主要包(bao)括(kuo)機床(chuang)進給(gei)單位(wei)，零點(dian)偏置，反向間隙等。例(li)如(ru)Frank數控系(xi)統，其進(jin)給(gei)單位有公制和英制(zhi)兩種。在(zai)機(ji)床修理過(guo)程(cheng)中(zhong)對于(yu)局部處理(li)，常常(chang)影響(xiang)到零(ling)點偏(pian)置和間(jian)隙(xi)的變(bian)化，故障(zhang)處(chu)理完(wan)畢後應作适時(shi)的調(diao)整和修改(gai);另一方(fang)面(mian)，由于機械磨(mo)損嚴重(zhong)或連接位松動(dong)也可(ke)能造(zao)成參(can)數實(shi)測值(zhi)的變化，需要(yao)對(dui)參數(shu)做相應的(de)修改(gai)才能(neng)滿足機床(chuang)加工精(jing)度(du)的要(yao)求。

　　故障(zhang)現象：一(yi)台杭(hang)州産(chan)的立(li)式數控(kong)銑床，配(pei)備北(bei)京KND-10M系統。在(zai)加工(gong)過程中，發(fa)現X軸(zhou)精度(du)異常(chang)。

　　故障(zhang)診(zhen)斷(duan)：檢查(cha)發現X軸存(cun)在一(yi)定間(jian)隙(xi)，且電機(ji)啓動時存(cun)在不(bu)穩定的現(xian)象。用(yong)手觸摸X軸電機(ji)時感(gan)覺(jiao)電機拉(la)動比(bi)較厲害，停(ting)止時(shi)拉動不明(ming)顯，尤其(qi)是點動(dong)方式下比較明(ming)顯。分(fen)析認(ren)爲，故障原(yuan)因(yin)有兩點(dian)：一是(shi)絲(si)杠(gang)反間隙很(hen)大;二是X軸(zhou)電機工作(zuo)異常(chang)。

　　故障(zhang)處理(li)：利用(yong)KND-10M系統的參(can)數功(gong)能，對(dui)電機進行(hang)調試。首先(xian)對存(cun)在的間隙進行(hang)補償，再調整伺服系(xi)統參數及(ji)脈沖(chong)抑制(zhi)功能(neng)參數(shu)，X軸電機的(de)抖動消(xiao)除(chu)，機床(chuang)加工精(jing)度恢複(fu)正常。

　　通過(guo)對數控機床(chuang)加工精(jing)度異(yi)常故(gu)障診斷和(he)處理方法(fa)的探(tan)讨，把(ba)實習(xi)生産中(zhong)所(suo)遇到(dao)的實際問題及(ji)解決(jue)方(fang)法加以(yi)歸納，充實了教學内容(rong)并滲透(tou)到生産(chan)實(shi)踐中(zhong)，不但(dan)讓學生掌(zhang)握了(le)解決(jue)問題(ti)的方法(fa)，更重要(yao)的是培(pei)養(yang)了學(xue)生實際操(cao)作能(neng)力，運用(yong)知識分(fen)析和(he)解(jie)決問題(ti)的能力(li)，達到技工學(xue)校教(jiao)育教(jiao)學的目标(biao)，使學(xue)生成(cheng)爲(wei)适應市(shi)場需求(qiu)的(de)實用型人(ren)才(cai)。