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數(shu)控機床(chuang)加工 精(jīng)度異常(chang)的原因(yin)及解決(jué)方法
一(yi)、造成加(jia)工精度(dù)異常故(gu)障的原(yuán)因
造成(cheng)加工精(jīng)度異常(cháng)故障的(de)原因隐(yin)蔽性強(qiáng)，診斷難(nán)度比較(jiào)大。筆者(zhe)根據多(duo)年實踐(jiàn)經驗，歸(guī)納出五(wǔ)個主要(yào)原因：機(jī)床進給(gěi)單位被(bèi)改動或(huo)變化;機(jī)床各個(gè)軸的零(líng)點偏置(zhì)異常;軸(zhou)向的反(fan)向間隙(xì)異常;電(diàn)機運行(hang)狀态異(yi)常，即電(dian)氣及控(kòng)制部分(fen)異常;機(ji)械故障(zhang)，如絲杠(gang)，軸承，軸(zhou)聯器等(deng)部件。另(ling)外加工(gōng)程序的(de)編制，刀(dāo)具的選(xuan)擇及人(rén)爲因素(su)，也可能(néng)導緻加(jia)工精度(dù)異常。金(jin)屬加工(gong)微信，内(nei)容不錯(cuò)，值得關(guan)注。
二、數(shù)控機床(chuang)故障診(zhen)斷原則(ze)
1.先外部(bù)後内部(bu)數控機(jī)床是集(jí)機械，液(yè)壓，電氣(qi)爲一體(tǐ)的機床(chuáng)，故其故(gu)障的發(fa)生也會(huì)由這三(sān)者綜合(he)反映出(chū)來。維修(xiu)人員應(yīng)先由外(wai)向内逐(zhú)一進行(háng)排查，盡(jìn)量避免(mian)随意地(di)啓封，拆(chai)卸，否則(ze)會擴大(dà)故障，使(shi)機床喪(sàng)失精度(dù)，降低性(xing)能。
2.先機(jī)械後電(dian)氣一般(ban)來說，機(ji)械故障(zhang)較易發(fā)覺，而數(shu)控系統(tong)故障的(de)診斷則(ze)難度較(jiào)大些。在(zài)故障檢(jian)修之前(qián)，首先注(zhù)意排除(chu)機械性(xing)的故障(zhang)，往往可(ke)達到事(shi)半功倍(bèi)的效果(guǒ)。
3.先靜後(hòu)動先在(zai)機床斷(duan)電的靜(jing)止狀态(tai)下，通過(guo)了解，觀(guān)察，測試(shì)，分析，确(que)認爲非(fēi)破壞性(xing)故障後(hòu)，方可給(gěi)機床通(tōng)電;在運(yun)行工況(kuang)下，進行(hang)動态的(de)觀察，檢(jiǎn)驗和測(cè)試，查找(zhao)故障。
而(ér)對破壞(huài)性故障(zhàng)，必須先(xiān)排除危(wēi)險後，方(fāng)可通電(dian)。
4.先簡單(dan)後複雜(za)當出現(xian)多種故(gù)障互相(xiàng)交織掩(yǎn)蓋，一時(shí)無從下(xia)手時，應(yīng)先解決(jue)容易的(de)問題，後(hòu)解決難(nan)度較大(da)的問題(ti)。往往簡(jiǎn)單問題(tí)解決後(hòu)，難度大(da)的問題(ti)也可能(néng)變得容(rong)易。
三、數(shù)控機床(chuáng)故障診(zhěn)斷方法(fǎ)
2.參數檢(jiǎn)查法參(can)數通常(cháng)是存放(fàng)在RAM中，有(you)時電池(chi)電壓不(bu)足，系統(tǒng)長期不(bú)通電或(huò)外部幹(gan)擾都會(huì)使參數(shu)丢失或(huo)混亂，應(ying)根據故(gu)障特征(zhēng)，檢查和(hé)校對有(yǒu)關參數(shu)。
3.隔離法(fǎ)一些故(gu)障，難以(yi)區分是(shi)數控部(bù)分，還是(shì)伺服系(xì)統或機(jī)械部分(fèn)造成的(de)，常采用(yòng)隔離法(fa)。
4.同類對(dui)調法用(yòng)同功能(néng)的備用(yòng)闆替換(huàn)被懷疑(yi)有故障(zhang)的模闆(pan)，或将功(gong)能相同(tóng)的模闆(pan)或單元(yuán)相互交(jiāo)換。
四(sì)、加工精(jing)度異常(chang)故障診(zhen)斷和處(chù)理實例(lì)
1.機械故(gù)障導緻(zhi)加工精(jing)度異常(chang)故障現(xian)象：一台(tai)SV-1000立式加(jiā)工中心(xīn)，采用Frank系(xi)統。在加(jiā)工連杆(gǎn)模具過(guo)程中，忽(hū)然發現(xian)Z軸進給(gěi)異常，造(zào)成至少(shǎo)1mm的切削(xuē)誤差量(liang)(Z方向過(guò)切)。
故障(zhang)診斷：調(diào)查中了(le)解到，故(gu)障是忽(hū)然發生(sheng)的。機床(chuáng)在點動(dòng)，在手動(dòng)輸入數(shù)據方式(shì)操作下(xià)各個軸(zhóu)運行正(zheng)常，且回(hui)參考點(dian)正常，無(wú)任何報(bao)警提示(shì)，電氣控(kòng)制部分(fèn)硬故障(zhang)的可能(neng)性排除(chu)。應主要(yao)對以下(xia)幾個方(fāng)面逐一(yī)進行檢(jian)查。金屬(shǔ)加工微(wei)信，内容(rong)不錯，值(zhí)得關注(zhù)。
檢查機(jī)床精度(du)異常時(shí)正在運(yùn)行的加(jiā)工程序(xù)段，特别(bie)是刀具(ju)長度補(bu)償，加工(gōng)坐标系(xì)(G54-G59)的校對(dui)和計算(suan)。
在點動(dòng)方式下(xià)，反複運(yùn)動Z軸，經(jīng)過視，觸(chu)，聽，對其(qí)運動狀(zhuang)态診斷(duàn)，發現Z向(xiang)運動噪(zao)音異常(chang)，特别是(shì)快速點(dian)動，噪音(yin)更加明(míng)顯。由此(cǐ)判斷，機(jī)械方面(mian)可能存(cún)在隐患(huan)。
檢查機(jī)床Z軸精(jing)度。用手(shǒu)搖脈沖(chong)發生器(qi)移動Z軸(zhóu)，(将其倍(bèi)率定爲(wèi)1×100的擋位(wei)，即每變(biàn)化一步(bu)，電機進(jin)給0.1mm)，配合(hé)百分表(biǎo)觀察Z軸(zhou)的運動(dòng)情況。在(zài)單向運(yun)動保持(chi)正常後(hou)作爲起(qi)始點的(de)正向運(yùn)動，脈沖(chong)器每變(bian)化一步(bù)，機床Z軸(zhóu)運動的(de)實際距(jù)離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明(míng)電機運(yùn)行良好(hao)，定位精(jīng)度也良(liáng)好。而返(fǎn)回機床(chuáng)實際運(yùn)動位移(yí)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(da)于1);(2)表現(xiàn)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜(xié)率小于(yú)1);(3)機床機(ji)構實際(ji)沒移動(dòng)，表現出(chu)标準的(de)反向間(jian)隙;(4)機床(chuáng)運動距(ju)離與脈(mò)沖器經(jīng)定數值(zhí)相等(斜(xie)率等于(yú)1)，恢複到(dào)機床的(de)正常運(yun)動。無論(lun)怎樣對(duì)反向間(jiān)隙進行(hang)補償，其(qi)表現出(chū)的特征(zhēng)是：除了(le)(3)階段補(bu)償外，其(qí)他各段(duan)變化依(yi)然存在(zai)，特别是(shì)(1)階段嚴(yán)重影響(xiǎng)到機床(chuang)的加工(gong)精度。補(bǔ)償中發(fa)現，間隙(xì)補償越(yue)大，(1)階段(duan)移動的(de)距離也(ye)越大。金(jīn)屬加工(gong)微信，内(nei)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。
分析(xī)上述檢(jiǎn)查認爲(wei)存在幾(ji)點可能(néng)原因：一(yi)是電機(ji)有異常(cháng)，二是機(ji)械方面(mian)有故障(zhang)，三是絲(si)杠存在(zài)間隙。爲(wèi)了進一(yī)步診斷(duan)故障，将(jiāng)電機和(he)絲杠完(wán)全脫開(kāi)，分别對(dui)電機和(he)機械部(bù)分進行(hang)檢查。檢(jian)查結果(guo)是電機(ji)運行正(zheng)常;在對(dui)機械部(bu)分診斷(duan)中發現(xiàn)，用手盤(pán)動絲杠(gang)時，返回(huí)運動初(chū)始有很(hěn)大的空(kōng)缺感。而(ér)正常情(qing)況下，應(ying)該能感(gǎn)覺到軸(zhou)承有序(xu)而平滑(huá)的移動(dòng)。
故障處(chù)理：經過(guò)拆卸檢(jiǎn)查發現(xiàn)該軸承(cheng)确實受(shou)損，且有(you)滾珠脫(tuo)落。更換(huan)後機床(chuang)恢複正(zhèng)常。
2.控制(zhì)邏輯不(bu)妥導緻(zhì)加工精(jing)度異常(cháng)
故障現(xian)象：一台(tái)上海機(ji)床廠家(jia)生産的(de)加工中(zhong)心，系統(tong)是Frank.加工(gōng)過程中(zhong)，發現該(gai)機床X軸(zhou)精度異(yì)常，精度(dù)誤差小(xiǎo)爲0.008mm，大爲(wei)1.2mm.故障診(zhěn)斷：檢查(chá)中，機床(chuang)已經按(an)照要求(qiú)設置了(le)G54工件坐(zuò)标系。在(zài)手動輸(shū)入數據(jù)方式操(cao)作下，以(yi)G54坐标系(xì)運行一(yi)段程序(xu)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(ji)床運行(hang)結束後(hou)顯示器(qì)上顯示(shi)的機械(xiè)坐标值(zhi)爲(X軸)“-1025.243”，記(ji)錄下該(gai)數值。然(rán)後在手(shou)動方式(shì)下，将機(jī)床點動(dòng)到其他(tā)任意位(wèi)置，再次(ci)在手動(dòng)輸入數(shu)據方式(shì)操作下(xià)運行剛(gāng)才的程(chéng)序段，待(dai)機床停(ting)止後，發(fa)現此時(shí)機床坐(zuo)标數值(zhí)顯示爲(wèi)“-1024.891”，同上一(yī)次執行(háng)後的數(shu)值比較(jiào)相差了(le)0.352mm.按照同(tóng)樣的方(fang)法，将X軸(zhou)點動移(yi)動到不(bú)同的位(wei)置，反複(fú)執行該(gai)程序段(duàn)，而顯示(shi)器上顯(xian)示的數(shù)值都有(yǒu)所不同(tong)(不穩定(ding))。金屬加(jia)工微信(xìn)，内容不(bú)錯，值得(de)關注。用(yòng)百分表(biao)對X軸進(jin)行仔細(xi)檢查，發(fā)現機械(xie)位置實(shí)際誤差(chà)同數字(zì)顯示出(chū)來的誤(wu)差基本(ben)一緻，從(cóng)而認爲(wèi)故障原(yuán)因爲X軸(zhóu)重複定(ding)位誤差(chà)過大。對(dui)X軸的反(fan)向間隙(xì)及定位(wèi)精度進(jin)行檢查(chá)，重新補(bu)償其誤(wù)差值，結(jie)果起不(bú)到任何(hé)作用。因(yin)此懷疑(yí)光栅尺(chǐ)及系統(tong)參數等(deng)有問題(ti)。但爲什(shí)麽産生(sheng)如此大(dà)的誤差(cha)，卻又未(wei)出現相(xiang)應的報(bào)警信息(xī)進一步(bù)檢查發(fa)現，此軸(zhóu)爲垂直(zhí)方向的(de)軸，當X軸(zhou)松開時(shi)主軸箱(xiang)向下掉(diao)，造成了(le)誤差。
故(gù)障處理(lǐ)：對機床(chuang)的PLC邏輯(jí)控制程(cheng)序做了(le)修改，即(ji)在X軸松(sōng)開時，先(xiān)把X軸使(shǐ)能加載(zai)，再把X軸(zhóu)松開;而(ér)在X軸夾(jia)緊時，先(xiān)把X軸夾(jia)緊後，再(zài)把使能(neng)去掉。調(diào)整後機(jī)床故障(zhang)得以解(jie)決。
3.機床(chuang)位置問(wèn)題導緻(zhì)加工精(jing)度異常(cháng)
故障現(xian)象：一台(tái)杭州産(chan)的立式(shì)數控銑(xi)床，配備(bei)北京KND-10M系(xì)統。在點(dian)動或加(jia)工過程(cheng)中，發現(xian)Z軸異常(cháng)。
故障處(chù)理：隻要(yao)将電機(jī)重裝，對(dui)準角度(du)，測量好(hao)距離(電(dian)機與Z軸(zhou)的軸承(chéng))，皮帶兩(liǎng)邊(長度(dù))要均勻(yún)。這樣，Z軸(zhou)上下移(yí)動不均(jun1)勻且有(yǒu)噪聲及(ji)抖動現(xian)象就消(xiāo)除了，Z軸(zhou)加工恢(huī)複正常(cháng)。
4.系統參(cān)數未優(yōu)化，電機(ji)運行異(yì)常
導緻(zhi)加工精(jing)度異常(chang)系統參(can)數主要(yào)包括機(ji)床進給(gei)單位，零(ling)點偏置(zhì)，反向間(jian)隙等。例(li)如Frank數控(kong)系統，其(qi)進給單(dān)位有公(gong)制和英(yīng)制兩種(zhǒng)。在機床(chuang)修理過(guò)程中對(dui)于局部(bu)處理，常(cháng)常影響(xiǎng)到零點(diǎn)偏置和(he)間隙的(de)變化，故(gù)障處理(lǐ)完畢後(hòu)應作适(shì)時的調(diao)整和修(xiū)改;另一(yi)方面，由(yóu)于機械(xie)磨損嚴(yán)重或連(lian)接位松(sōng)動也可(ke)能造成(chéng)參數實(shí)測值的(de)變化，需(xu)要對參(can)數做相(xiàng)應的修(xiu)改才能(neng)滿足機(ji)床加工(gong)精度的(de)要求。
故(gu)障現象(xiang)：一台杭(hang)州産的(de)立式數(shù)控銑床(chuáng)，配備北(běi)京KND-10M系統(tong)。在加工(gōng)過程中(zhong)，發現X軸(zhou)精度異(yì)常。
故障(zhàng)診斷：檢(jiǎn)查發現(xiàn)X軸存在(zai)一定間(jian)隙，且電(dian)機啓動(dòng)時存在(zài)不穩定(ding)的現象(xiàng)。用手觸(chù)摸X軸電(diàn)機時感(gǎn)覺電機(ji)拉動比(bǐ)較厲害(hai)，停止時(shi)拉動不(bú)明顯，尤(yóu)其是點(dian)動方式(shì)下比較(jiao)明顯。分(fèn)析認爲(wèi)，故障原(yuán)因有兩(liǎng)點：一是(shì)絲杠反(fǎn)間隙很(hěn)大;二是(shi)X軸電機(jī)工作異(yi)常。
