數(shù)控機床加工精度異常的原因及解決方法

數控機床加工 精度異常的原因及解(jiě)決方法

　　一、造成加工精度異(yì)常故障(zhàng)的原因

　　造成加工精度異常故障的原因隐蔽性強，診斷難度(dù)比較大。筆者根據多年實踐經驗，歸納出五個(gè)主要原因：機床進給單位被改(gǎi)動或變化;機床(chuáng)各個軸(zhóu)的零點偏置異常;軸向的反向間隙異(yì)常;電機運行狀态異常，即電(diàn)氣及控制部分異常;機(jī)械故障，如(rú)絲杠，軸(zhóu)承，軸聯器等部件。另外加工程序的編制，刀具(jù)的選擇(zé)及人爲因素，也可能導緻加工精度異常。金屬加工微信，内容(róng)不錯，值得(dé)關注。

　　二、數控(kòng)機床故障診斷原(yuán)則

　　1.先外部後内部數控機床是集機械，液壓，電氣爲一體的機床，故其(qí)故障的(de)發生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應先由(yóu)外向(xiàng)内逐一(yī)進行排查，盡量避免(miǎn)随意地啓封，拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精(jīng)度，降低性(xìng)能。

　　2.先機械後電氣一般來說，機械故障較易發覺，而數控系統故障(zhàng)的診斷則難度較大些。在故障檢修(xiū)之前，首先注意排除機械性的故障(zhàng)，往往可達到事半功倍的(de)效果。

　　3.先靜後動先在(zài)機床斷電的靜止狀态下(xià)，通過了解，觀察，測試，分析，确認爲非(fēi)破壞性故障後，方(fāng)可給機床通電;在運行工況下，進行動态的觀察，檢驗和測試，查找故障。

　　而對破壞性(xìng)故障(zhàng)，必(bì)須先排除危險後，方可通電。

　　4.先簡單後複雜當出現多種故障互相交(jiāo)織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問(wèn)題，後解決難度較大(dà)的問題。往往簡單問(wèn)題解決後，難度大的(de)問題也可能變得容(róng)易。

　　三、數(shù)控機床故障診斷方法

　　1.直觀(guān)法(望聞問切)問-機床的故障現象，加工狀況等;看-CRT報(bào)警信息，報警指示燈，電容器等元件變形煙熏燒焦(jiāo)，保護器脫(tuō)扣等;聽-異常聲響;聞-電氣元件(jiàn)焦糊味及其它異味;摸(mō)-發熱(rè)，振動，接(jiē)觸不良等。金屬加工微信(xìn)，内容不錯(cuò)，值得關注。

　　2.參數檢查(chá)法參數通常是存放在RAM中，有時電池電壓不足，系統長期不通電或外部(bù)幹擾都會使(shǐ)參(cān)數丢失或混亂，應(yīng)根據故障特征，檢查和校對有(yǒu)關參數。

　　3.隔離(lí)法一些故障，難以區分是數控部分(fèn)，還是伺服系統或機械部分造成的，常采(cǎi)用隔離法。

　　4.同類對調法(fǎ)用同功能的備用闆替換被(bèi)懷疑有故障的模闆，或将(jiāng)功能相同的模闆或單元(yuán)相互交換。

　　5.功能程序測試法将G，M，S，T，功能的全(quán)部指令編(biān)寫一些小程序，在診斷(duàn)故障時運行這些程序，即可(kě)判斷功(gōng)能的缺失。

　　四、加工精度(dù)異常故障診斷和(hé)處理實例

　　1.機械故障導緻加(jiā)工精度異常故障現象：一台SV-1000立式加工中心，采(cǎi)用Frank系統。在加工連杆模具過程中，忽然發現Z軸進給異常，造成至少1mm的(de)切削誤差量(Z方向過切)。

　　故障診斷：調查中了解(jiě)到，故障是忽然發生的。機床在點動，在手動輸入數據方式操作(zuò)下(xià)各(gè)個軸運行正常，且回參(cān)考點正(zhèng)常，無任何報警提示，電氣控制部分(fèn)硬(yìng)故障的可能性排除。應主要(yào)對以(yǐ)下幾個方面逐一進行檢查。金屬加(jiā)工微(wēi)信，内容不(bú)錯，值得關注。

　　檢查機床精度異常時正在運行的加工程序段，特别是刀具長度補償，加工坐(zuò)标系(G54-G59)的校對和計算。

　　在點動方(fāng)式下，反複運動Z軸，經過視，觸，聽，對其運動狀态診斷，發現Z向運動噪音異常，特(tè)别是快速點動，噪音更加明顯(xiǎn)。由此判斷，機械方面可能存在隐患。

　　檢查機床(chuáng)Z軸精度(dù)。用手搖脈沖發生器移(yí)動Z軸，(将其倍率定爲1×100的(de)擋位，即每變化一步，電機進給0.1mm)，配合百分表觀(guān)察(chá)Z軸的運動情況。在(zài)單向運動保持正常後作(zuò)爲起始點的正向運動，脈沖器每變化(huà)一步，機床Z軸運動的實際(jì)距離(lí)d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運行良好，定位精度也良好。而返回機床實際運動位移的變化上，可以分(fèn)爲四個階段：(1)機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大(dà)于(yú)1);(2)表現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率(lǜ)小于1);(3)機床機構(gòu)實(shí)際沒移動，表現出(chū)标準的反(fǎn)向間隙(xì);(4)機床運動距離與(yǔ)脈沖器經定(dìng)數值相(xiàng)等(斜率等于1)，恢複到(dào)機床的正常運動。無論怎樣(yàng)對反向間隙進行補(bǔ)償，其表現出的特(tè)征是(shì)：除了(3)階段補償外，其他各段變(biàn)化依然存在，特别是(1)階段嚴重影響到機床的(de)加工精度。補償中發現，間隙補償越大，(1)階段移動(dòng)的距離也越(yuè)大。金屬加工微信，内容(róng)不錯，值得關注。

　　分析上述檢查認爲存(cún)在幾點可(kě)能原因：一是電機(jī)有異常，二是機械方面有故障，三(sān)是絲杠存在間隙。爲(wèi)了進一步診(zhěn)斷故(gù)障，将電機和絲杠完全脫開，分别對電機和機(jī)械部(bù)分進行檢查。檢查結(jié)果是電機運(yùn)行正常;在對機械部分(fèn)診斷中(zhōng)發現，用手(shǒu)盤動絲杠時，返回運(yùn)動初始有很大的空缺感。而正常情況下，應該能感覺到軸承(chéng)有序而平滑的移動(dòng)。

　　故障處理：經過拆卸檢查發現該軸承确(què)實受損(sǔn)，且有滾珠脫落。更換後機床(chuáng)恢複正常。

　　2.控制邏(luó)輯不妥導緻加工(gōng)精度異常

　　故障現象：一台上(shàng)海機床(chuáng)廠家生産的加工(gōng)中心，系統是Frank.加工過程中，發現該機(jī)床X軸精度異常，精(jīng)度誤差小爲0.008mm，大爲1.2mm.故障診斷：檢查中(zhōng)，機床已經(jīng)按照要求設置了G54工件坐标系。在(zài)手動輸入數據方式操作下(xià)，以G54坐(zuò)标系運行一段(duàn)程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床運行結束後顯示器上(shàng)顯示的機械坐标值爲(X軸)“-1025.243”，記錄下該數值。然後在手動(dòng)方式下，将(jiāng)機床點動到其他任(rèn)意位(wèi)置，再次在(zài)手動輸入數(shù)據方式操作(zuò)下運行剛才(cái)的(de)程序(xù)段，待機床(chuáng)停止後，發現(xiàn)此時機床坐标數值顯(xiǎn)示爲“-1024.891”，同上一次執行後的數值比較相差了0.352mm.按照同樣的方法，将X軸點動(dòng)移動到不同的位置，反複執行該程(chéng)序段，而顯示器上顯示的數值(zhí)都有所(suǒ)不同(不穩定)。金屬加工微信，内容(róng)不錯，值得關注。用百分表對(duì)X軸進行(háng)仔細(xì)檢查，發現(xiàn)機械位置實際誤差同數字顯(xiǎn)示出來的誤差基本一緻，從而認爲故(gù)障原因爲X軸重複定位誤差過大。對X軸的反向間隙及定位(wèi)精度進行檢查，重新補償其誤差值，結果起不到任何作用。因此懷疑光栅尺及系統參(cān)數(shù)等有(yǒu)問題。但爲什麽産生如此大的誤差，卻又未出現(xiàn)相應的報警信息進一步檢查發現(xiàn)，此軸爲垂直方向的軸，當X軸松開時主軸箱向下掉(diào)，造成了誤差。

　　故障處(chù)理：對機床的PLC邏(luó)輯(jí)控制程序做了修改，即在X軸松開時，先把X軸使能加載(zǎi)，再把X軸松(sōng)開;而在(zài)X軸夾緊時，先把(bǎ)X軸夾緊後，再把使能去掉。調整後機床故障得以解決。

　　3.機(jī)床位置問題導緻加工精度異常

　　故障現象(xiàng)：一台杭州産的(de)立式數控銑床，配備北京KND-10M系統。在點動或加工過程中，發(fā)現Z軸異常(cháng)。

　　故障診斷：檢查發(fā)現，Z軸上下移動不均(jun1)勻(yún)且有噪聲(shēng)，且存在一定間隙。電機啓動時，在點動(dòng)方式下Z軸向上運動存在不(bú)穩定(dìng)的噪聲及(jí)受力不均(jun1)勻，且感覺電機抖動(dòng)比較厲害;而向下運動時，就沒有(yǒu)抖動得這麽明顯(xiǎn);停止時不(bú)抖動，在加工過程中表現得比(bǐ)較明顯。分析認爲，故障原(yuán)因有三點(diǎn)：一是絲杠反(fǎn)向間隙很大;二是(shì)Z軸電機工作異常;三是皮帶輪受損至受力不均。但有一個問題要注意的是，停止時不(bú)抖動，上下運(yùn)動不均勻(yún)，所以電機工作異(yì)常這個問題可以排(pái)除。金屬加工微信，内容不錯，值得關注。因此先對(duì)機械部分診(zhěn)斷，在診斷測試過程中沒有發(fā)現異常，在(zài)公差之内。利用排除法則，餘下的隻有皮帶問題了，在檢測皮(pí)帶時，發覺這條皮帶剛換不久，但在細心(xīn)檢測皮帶時，發現皮帶内側出現不同(tóng)程(chéng)度的受損，很明顯是受(shòu)力不均所至，是(shì)什麽原(yuán)因造成的呢在診斷中發現電機放(fàng)置有問題(tí)，即裝夾的(de)角度位置不對稱造成受力不均。

　　故障處理：隻要将電機重裝，對準角度，測量好距離(電機與Z軸(zhóu)的軸承)，皮帶兩邊(biān)(長度)要均勻。這樣，Z軸上(shàng)下移動不均(jun1)勻(yún)且有噪聲及抖動現象就消除了(le)，Z軸加工恢複正常。

　　4.系統參數未優化，電機(jī)運行異(yì)常

　　導緻加工精度異常系統(tǒng)參數主要包括機床(chuáng)進給單(dān)位，零點偏置，反向間隙等。例如Frank數控系統，其進給單位有(yǒu)公制和英制兩種。在機(jī)床修理過程中對于局部處理，常(cháng)常影響到零點偏置和間隙(xì)的變(biàn)化，故障處理完畢後應作适時的調(diào)整和修改;另一方面，由于機械磨損嚴重或連接位松動也可能造成參數實測值的變化，需要對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。

　　故障現象：一(yī)台杭州産的立式數控銑床，配(pèi)備(bèi)北京KND-10M系(xì)統。在加工過程中，發(fā)現X軸(zhóu)精度異常。

　　故障診斷：檢查(chá)發現X軸存(cún)在(zài)一定間隙，且電機(jī)啓動時存在不穩定的現象。用手觸摸X軸電(diàn)機時感覺電機拉(lā)動比(bǐ)較厲害，停止時拉動不(bú)明顯，尤其是點動方式(shì)下比較明(míng)顯(xiǎn)。分析認爲，故障原(yuán)因有兩(liǎng)點：一是絲杠反間隙很大(dà);二是X軸電機工作異常(cháng)。

　　故障處(chù)理：利用KND-10M系統的參數功能，對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償，再調(diào)整伺服系統參數及(jí)脈沖抑制功能(néng)參數，X軸電機的(de)抖動消除，機床加工精度恢複正常。

　　通過對數(shù)控機床加工精度異常故障診斷和處理方法(fǎ)的(de)探讨，把實習生産(chǎn)中所遇到(dào)的實際問題及解決方法加(jiā)以歸納，充實了教學内容并滲透到生産實踐中，不但讓學生掌握了解決問題的方(fāng)法，更重要的是培養了學生實際操作能(néng)力，運用知識分析和解(jiě)決問題的能力，達到技工學校教育教(jiāo)學的目标，使學生成(chéng)爲适應市(shì)場需求的實用型人才。