數控機(jī)床加工(gong)精度異(yi)常的原(yuán)因及解(jie)決方法(fǎ)
數(shu)控機床(chuáng)加工 精(jing)度異常(chang)的原因(yin)及解決(jué)方法
造成(chéng)加工精(jing)度異常(chang)故障的(de)原因隐(yǐn)蔽性強(qiáng)，診斷難(nán)度比較(jiao)大。筆者(zhě)根據多(duo)年實踐(jiàn)經驗，歸(guī)納出五(wu)個主要(yào)原因：機(jī)床進給(gei)單位被(bei)改動或(huo)變化;機(ji)床各個(gè)軸的零(líng)點偏置(zhi)異常;軸(zhou)向的反(fǎn)向間隙(xì)異常;電(dian)機運行(hang)狀态異(yì)常，即電(dian)氣及控(kòng)制部分(fèn)異常;機(jī)械故障(zhang)，如絲杠(gang)，軸承，軸(zhou)聯器等(děng)部件。另(lìng)外加工(gōng)程序的(de)編制，刀(dao)具的選(xuan)擇及人(rén)爲因素(sù)，也可能(néng)導緻加(jiā)工精度(dù)異常。金(jin)屬加工(gong)微信，内(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。
二、數(shù)控機床(chuáng)故障診(zhěn)斷原則(zé)
1.先外部(bù)後内部(bù)數控機(ji)床是集(ji)機械，液(yè)壓，電氣(qì)爲一體(ti)的機床(chuang)，故其故(gù)障的發(fā)生也會(huì)由這三(san)者綜合(he)反映出(chū)來。維修(xiu)人員應(ying)先由外(wài)向内逐(zhu)一進行(háng)排查，盡(jin)量避免(mian)随意地(di)啓封，拆(chai)卸，否則(zé)會擴大(da)故障，使(shǐ)機床喪(sàng)失精度(du)，降低性(xing)能。
2.先機(jī)械後電(dian)氣一般(ban)來說，機(jī)械故障(zhang)較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tong)故障的(de)診斷則(zé)難度較(jiào)大些。在(zài)故障檢(jian)修之前(qian)，首先注(zhu)意排除(chu)機械性(xing)的故障(zhàng)，往往可(ke)達到事(shi)半功倍(bei)的效果(guǒ)。
3.先靜後(hòu)動先在(zai)機床斷(duàn)電的靜(jing)止狀态(tài)下，通過(guo)了解，觀(guan)察，測試(shì)，分析，确(què)認爲非(fēi)破壞性(xìng)故障後(hou)，方可給(gěi)機床通(tōng)電;在運(yùn)行工況(kuàng)下，進行(hang)動态的(de)觀察，檢(jiǎn)驗和測(ce)試，查找(zhǎo)故障。
而(er)對破壞(huai)性故障(zhang)，必須先(xian)排除危(wei)險後，方(fāng)可通電(diàn)。
4.先簡單(dan)後複雜(za)當出現(xiàn)多種故(gù)障互相(xiang)交織掩(yǎn)蓋，一時(shí)無從下(xia)手時，應(yīng)先解決(jué)容易的(de)問題，後(hou)解決難(nan)度較大(dà)的問題(ti)。往往簡(jian)單問題(ti)解決後(hou)，難度大(dà)的問題(ti)也可能(néng)變得容(rong)易。
三、數(shù)控機床(chuáng)故障診(zhen)斷方法(fǎ)
1.直觀法(fǎ)(望聞問(wen)切)問-機(ji)床的故(gu)障現象(xiang)，加工狀(zhuàng)況等;看(kàn)-CRT報警信(xìn)息，報警(jǐng)指示燈(deng)，電容器(qi)等元件(jiàn)變形煙(yān)熏燒焦(jiao)，保護器(qì)脫扣等(deng);聽-異常(cháng)聲響;聞(wen)-電氣元(yuan)件焦糊(hú)味及其(qí)它異味(wei);摸-發熱(re)，振動，接(jiē)觸不良(liáng)等。金屬(shǔ)加工微(wei)信，内容(róng)不錯，值(zhi)得關注(zhù)。
2.參數檢(jian)查法參(can)數通常(cháng)是存放(fàng)在RAM中，有(you)時電池(chí)電壓不(bú)足，系統(tǒng)長期不(bu)通電或(huò)外部幹(gàn)擾都會(hui)使參數(shù)丢失或(huò)混亂，應(yīng)根據故(gù)障特征(zheng)，檢查和(hé)校對有(yǒu)關參數(shù)。
3.隔離法(fa)一些故(gu)障，難以(yi)區分是(shì)數控部(bu)分，還是(shì)伺服系(xì)統或機(jī)械部分(fen)造成的(de)，常采用(yong)隔離法(fǎ)。
4.同類對(duì)調法用(yòng)同功能(néng)的備用(yòng)闆替換(huan)被懷疑(yi)有故障(zhang)的模闆(pǎn)，或将功(gong)能相同(tóng)的模闆(pǎn)或單元(yuan)相互交(jiao)換。
5.功能(néng)程序測(cè)試法将(jiang)G，M，S，T，功能的(de)全部指(zhǐ)令編寫(xiě)一些小(xiao)程序，在(zài)診斷故(gù)障時運(yun)行這些(xiē)程序，即(jí)可判斷(duàn)功能的(de)缺失。
1.機械故(gu)障導緻(zhì)加工精(jīng)度異常(chang)故障現(xian)象：一台(tai)SV-1000立式加(jia)工中心(xīn)，采用Frank系(xi)統。在加(jiā)工連杆(gan)模具過(guo)程中，忽(hu)然發現(xiàn)Z軸進給(gěi)異常，造(zao)成至少(shǎo)1mm的切削(xue)誤差量(liang)(Z方向過(guo)切)。
故障(zhang)診斷：調(diào)查中了(le)解到，故(gù)障是忽(hu)然發生(sheng)的。機床(chuang)在點動(dong)，在手動(dòng)輸入數(shu)據方式(shì)操作下(xia)各個軸(zhóu)運行正(zhèng)常，且回(huí)參考點(diǎn)正常，無(wú)任何報(bao)警提示(shì)，電氣控(kong)制部分(fèn)硬故障(zhàng)的可能(néng)性排除(chú)。應主要(yao)對以下(xia)幾個方(fang)面逐一(yī)進行檢(jian)查。金屬(shu)加工微(wēi)信，内容(rong)不錯，值(zhí)得關注(zhu)。
檢查機(ji)床精度(dù)異常時(shí)正在運(yùn)行的加(jia)工程序(xu)段，特别(bie)是刀具(jù)長度補(bǔ)償，加工(gōng)坐标系(xi)(G54-G59)的校對(duì)和計算(suan)。
在點動(dong)方式下(xia)，反複運(yun)動Z軸，經(jīng)過視，觸(chu)，聽，對其(qí)運動狀(zhuàng)态診斷(duàn)，發現Z向(xiang)運動噪(zào)音異常(chang)，特别是(shi)快速點(dian)動，噪音(yīn)更加明(míng)顯。由此(cǐ)判斷，機(ji)械方面(miàn)可能存(cún)在隐患(huàn)。
檢查機(jī)床Z軸精(jīng)度。用手(shǒu)搖脈沖(chong)發生器(qì)移動Z軸(zhou)，(将其倍(bei)率定爲(wèi)1×100的擋位(wei)，即每變(biàn)化一步(bu)，電機進(jìn)給0.1mm)，配合(he)百分表(biǎo)觀察Z軸(zhou)的運動(dong)情況。在(zài)單向運(yùn)動保持(chí)正常後(hou)作爲起(qi)始點的(de)正向運(yùn)動，脈沖(chòng)器每變(biàn)化一步(bù)，機床Z軸(zhou)運動的(de)實際距(jù)離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明(míng)電機運(yun)行良好(hao)，定位精(jīng)度也良(liang)好。而返(fan)回機床(chuáng)實際運(yun)動位移(yi)的變化(huà)上，可以(yi)分爲四(sì)個階段(duan)：(1)機床運(yùn)動距離(lí)d1>d=0.1mm(斜率大(dà)于1);(2)表現(xiàn)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜(xie)率小于(yú)1);(3)機床機(ji)構實際(ji)沒移動(dong)，表現出(chū)标準的(de)反向間(jiān)隙;(4)機床(chuáng)運動距(jù)離與脈(mò)沖器經(jīng)定數值(zhí)相等(斜(xié)率等于(yú)1)，恢複到(dào)機床的(de)正常運(yùn)動。無論(lùn)怎樣對(dui)反向間(jiān)隙進行(hang)補償，其(qí)表現出(chu)的特征(zheng)是：除了(le)(3)階段補(bu)償外，其(qi)他各段(duan)變化依(yī)然存在(zài)，特别是(shì)(1)階段嚴(yán)重影響(xiǎng)到機床(chuáng)的加工(gōng)精度。補(bu)償中發(fa)現，間隙(xi)補償越(yuè)大，(1)階段(duan)移動的(de)距離也(yě)越大。金(jīn)屬加工(gōng)微信，内(nèi)容不錯(cuo)，值得關(guan)注。
分析(xī)上述檢(jian)查認爲(wèi)存在幾(ji)點可能(neng)原因：一(yī)是電機(jī)有異常(chang)，二是機(ji)械方面(mian)有故障(zhàng)，三是絲(sī)杠存在(zài)間隙。爲(wei)了進一(yī)步診斷(duan)故障，将(jiang)電機和(he)絲杠完(wán)全脫開(kāi)，分别對(dui)電機和(hé)機械部(bù)分進行(háng)檢查。檢(jian)查結果(guǒ)是電機(ji)運行正(zheng)常;在對(duì)機械部(bù)分診斷(duan)中發現(xian)，用手盤(pan)動絲杠(gang)時，返回(hui)運動初(chū)始有很(hěn)大的空(kōng)缺感。而(er)正常情(qíng)況下，應(ying)該能感(gǎn)覺到軸(zhou)承有序(xu)而平滑(hua)的移動(dong)。
故障處(chu)理：經過(guo)拆卸檢(jian)查發現(xian)該軸承(chéng)确實受(shou)損，且有(yǒu)滾珠脫(tuo)落。更換(huan)後機床(chuang)恢複正(zheng)常。
故障現(xiàn)象：一台(tái)上海機(ji)床廠家(jiā)生産的(de)加工中(zhong)心，系統(tong)是Frank.加工(gōng)過程中(zhōng)，發現該(gai)機床X軸(zhóu)精度異(yì)常，精度(dù)誤差小(xiao)爲0.008mm，大爲(wei)1.2mm.故障診(zhen)斷：檢查(cha)中，機床(chuang)已經按(an)照要求(qiu)設置了(le)G54工件坐(zuò)标系。在(zài)手動輸(shu)入數據(jù)方式操(cāo)作下，以(yi)G54坐标系(xi)運行一(yi)段程序(xù)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(ji)床運行(hang)結束後(hou)顯示器(qì)上顯示(shì)的機械(xie)坐标值(zhí)爲(X軸)“-1025.243”，記(jì)錄下該(gai)數值。然(rán)後在手(shou)動方式(shì)下，将機(jī)床點動(dong)到其他(ta)任意位(wèi)置，再次(cì)在手動(dong)輸入數(shu)據方式(shi)操作下(xia)運行剛(gang)才的程(cheng)序段，待(dài)機床停(tíng)止後，發(fā)現此時(shi)機床坐(zuo)标數值(zhí)顯示爲(wei)“-1024.891”，同上一(yi)次執行(hang)後的數(shù)值比較(jiao)相差了(le)0.352mm.按照同(tóng)樣的方(fang)法，将X軸(zhóu)點動移(yí)動到不(bú)同的位(wei)置，反複(fu)執行該(gai)程序段(duàn)，而顯示(shi)器上顯(xian)示的數(shu)值都有(yǒu)所不同(tóng)(不穩定(dìng))。金屬加(jia)工微信(xìn)，内容不(bu)錯，值得(de)關注。用(yòng)百分表(biao)對X軸進(jin)行仔細(xi)檢查，發(fa)現機械(xiè)位置實(shí)際誤差(chà)同數字(zi)顯示出(chu)來的誤(wu)差基本(běn)一緻，從(cong)而認爲(wei)故障原(yuan)因爲X軸(zhou)重複定(dìng)位誤差(chà)過大。對(dui)X軸的反(fan)向間隙(xi)及定位(wèi)精度進(jìn)行檢查(cha)，重新補(bu)償其誤(wu)差值，結(jie)果起不(bú)到任何(hé)作用。因(yīn)此懷疑(yí)光栅尺(chǐ)及系統(tǒng)參數等(děng)有問題(ti)。但爲什(shi)麽産生(shēng)如此大(dà)的誤差(chà)，卻又未(wei)出現相(xiang)應的報(bao)警信息(xī)進一步(bu)檢查發(fa)現，此軸(zhou)爲垂直(zhí)方向的(de)軸，當X軸(zhóu)松開時(shí)主軸箱(xiāng)向下掉(diào)，造成了(le)誤差。
故(gù)障處理(li)：對機床(chuang)的PLC邏輯(jí)控制程(chéng)序做了(le)修改，即(ji)在X軸松(sōng)開時，先(xian)把X軸使(shi)能加載(zǎi)，再把X軸(zhou)松開;而(ér)在X軸夾(jiá)緊時，先(xiān)把X軸夾(jia)緊後，再(zai)把使能(néng)去掉。調(diao)整後機(ji)床故障(zhàng)得以解(jie)決。
故障現(xiàn)象：一台(tái)杭州産(chan)的立式(shì)數控銑(xǐ)床，配備(bei)北京KND-10M系(xì)統。在點(dian)動或加(jia)工過程(chéng)中，發現(xian)Z軸異常(chang)。
故障診(zhěn)斷：檢查(chá)發現，Z軸(zhou)上下移(yí)動不均(jun)勻且有(yǒu)噪聲，且(qie)存在一(yī)定間隙(xì)。電機啓(qi)動時，在(zai)點動方(fang)式下Z軸(zhóu)向上運(yun)動存在(zài)不穩定(ding)的噪聲(shēng)及受力(lì)不均勻(yún)，且感覺(jiào)電機抖(dou)動比較(jiào)厲害;而(er)向下運(yùn)動時，就(jiù)沒有抖(dou)動得這(zhe)麽明顯(xiǎn);停止時(shi)不抖動(dong)，在加工(gōng)過程中(zhong)表現得(de)比較明(ming)顯。分析(xī)認爲，故(gu)障原因(yin)有三點(dian)：一是絲(si)杠反向(xiang)間隙很(hen)大;二是(shi)Z軸電機(ji)工作異(yì)常;三是(shì)皮帶輪(lun)受損至(zhì)受力不(bú)均。但有(you)一個問(wèn)題要注(zhù)意的是(shi)，停止時(shí)不抖動(dòng)，上下運(yun)動不均(jun)勻，所以(yi)電機工(gong)作異常(cháng)這個問(wèn)題可以(yǐ)排除。金(jīn)屬加工(gōng)微信，内(nei)容不錯(cuo)，值得關(guān)注。因此(ci)先對機(jī)械部分(fèn)診斷，在(zai)診斷測(cè)試過程(chéng)中沒有(you)發現異(yi)常，在公(gong)差之内(nèi)。利用排(pái)除法則(zé)，餘下的(de)隻有皮(pí)帶問題(tí)了，在檢(jiǎn)測皮帶(dài)時，發覺(jiao)這條皮(pí)帶剛換(huan)不久，但(dan)在細心(xīn)檢測皮(pí)帶時，發(fā)現皮帶(dài)内側出(chu)現不同(tóng)程度的(de)受損，很(hěn)明顯是(shi)受力不(bú)均所至(zhi)，是什麽(me)原因造(zao)成的呢(ne)在診斷(duan)中發現(xian)電機放(fàng)置有問(wèn)題，即裝(zhuang)夾的角(jiao)度位置(zhì)不對稱(cheng)造成受(shou)力不均(jun)。
導緻(zhi)加工精(jīng)度異常(chang)系統參(can)數主要(yào)包括機(jī)床進給(gei)單位，零(líng)點偏置(zhì)，反向間(jiān)隙等。例(lì)如Frank數控(kong)系統，其(qi)進給單(dān)位有公(gong)制和英(ying)制兩種(zhong)。在機床(chuang)修理過(guo)程中對(duì)于局部(bù)處理，常(chang)常影響(xiang)到零點(diǎn)偏置和(he)間隙的(de)變化，故(gu)障處理(lǐ)完畢後(hou)應作适(shi)時的調(diao)整和修(xiū)改;另一(yī)方面，由(yóu)于機械(xie)磨損嚴(yán)重或連(lian)接位松(sōng)動也可(kě)能造成(chéng)參數實(shí)測值的(de)變化，需(xu)要對參(cān)數做相(xiàng)應的修(xiū)改才能(neng)滿足機(jī)床加工(gōng)精度的(de)要求。
故(gu)障現象(xiang)：一台杭(hang)州産的(de)立式數(shu)控銑床(chuáng)，配備北(bei)京KND-10M系統(tǒng)。在加工(gōng)過程中(zhōng)，發現X軸(zhou)精度異(yi)常。
故障(zhang)診斷：檢(jiǎn)查發現(xian)X軸存在(zai)一定間(jian)隙，且電(dian)機啓動(dòng)時存在(zai)不穩定(dìng)的現象(xiàng)。用手觸(chu)摸X軸電(dian)機時感(gan)覺電機(ji)拉動比(bi)較厲害(hai)，停止時(shi)拉動不(bú)明顯，尤(you)其是點(dian)動方式(shi)下比較(jiao)明顯。分(fèn)析認爲(wei)，故障原(yuan)因有兩(liǎng)點：一是(shi)絲杠反(fǎn)間隙很(hěn)大;二是(shì)X軸電機(jī)工作異(yì)常。
故障(zhàng)處理：利(li)用KND-10M系統(tong)的參數(shu)功能，對(dui)電機進(jin)行調試(shì)。首先對(duì)存在的(de)間隙進(jin)行補償(cháng)，再調整(zhěng)伺服系(xì)統參數(shù)及脈沖(chòng)抑制功(gong)能參數(shu)，X軸電機(ji)的抖動(dòng)消除，機(ji)床加工(gōng)精度恢(hui)複正常(chang)。
通過對(duì)數控機(jī)床加工(gong)精度異(yì)常故障(zhang)診斷和(hé)處理方(fang)法的探(tàn)讨，把實(shí)習生産(chan)中所遇(yu)到的實(shí)際問題(tí)及解決(jué)方法加(jiā)以歸納(nà)，充實了(le)教學内(nei)容并滲(shen)透到生(shēng)産實踐(jian)中，不但(dan)讓學生(sheng)掌握了(le)解決問(wen)題的方(fāng)法，更重(zhong)要的是(shì)培養了(le)學生實(shí)際操作(zuò)能力，運(yun)用知識(shí)分析和(he)解決問(wen)題的能(néng)力，達到(dào)技工學(xué)校教育(yu)教學的(de)目标，使(shǐ)學生成(chéng)爲适應(yīng)市場需(xū)求的實(shí)用型人(ren)才。
