數控(kòng)機床加工 精度異常的原因及解決(jué)方法
一(yī)、造成加工精度異常故障的原因
造成加工精度異常(cháng)故障的原因隐蔽性(xìng)強，診斷難度比較大。筆者根據多年(nián)實踐經驗，歸納出五個主要原因：機床進給單位被(bèi)改動或變(biàn)化;機床各個軸的零點偏置(zhì)異常;軸(zhóu)向的反向間隙異常;電機(jī)運行(háng)狀态(tài)異常，即電氣及控制部分異常;機械故障，如絲(sī)杠，軸承，軸(zhóu)聯器等部件。另(lìng)外加工程序的編制(zhì)，刀具的選擇及人爲因素，也可(kě)能導緻加工精度異常。金屬加工微信(xìn)，内(nèi)容不錯，值得關(guān)注。
二、數控機床故障(zhàng)診斷原則
1.先外部後内部數控機床是集(jí)機械，液壓，電氣爲一體的機床，故其故障的發生也會由這三(sān)者綜合反映出來。維修人員應先由外向内逐一進行排(pái)查，盡量避免随意地(dì)啓封，拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精(jīng)度，降低性能。
2.先機械後電氣一般(bān)來說，機械(xiè)故障較易發覺，而數控系統故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之(zhī)前，首先注意排除機械性的故障，往(wǎng)往可(kě)達到事半功倍的效果。
3.先靜後(hòu)動先在機床斷電的靜止狀态下，通過了解，觀察，測試，分析，确認爲非破壞性故障後，方可給機床通電;在運行工(gōng)況下，進行(háng)動态(tài)的觀察，檢驗和測試，查找故障。
而對(duì)破壞性故障，必(bì)須先(xiān)排除危險後，方(fāng)可通(tōng)電。
4.先簡單後複雜當(dāng)出現多(duō)種故障互相交織(zhī)掩蓋，一時無從(cóng)下手時，應先(xiān)解決容易的(de)問題，後解決難(nán)度較大的問題。往往(wǎng)簡單問題解決後，難度大的(de)問題也可能變得容易。
三、數控機床故障診斷方法
1.直觀法(fǎ)(望聞問切)問-機床的故障現象，加工狀(zhuàng)況等;看-CRT報警信息，報警指示燈(dēng)，電(diàn)容器等元件變形煙熏燒焦，保護器脫扣等(děng);聽-異常聲響;聞-電(diàn)氣元件焦糊味及其它異(yì)味(wèi);摸-發熱，振動，接觸不良等。金屬加工微信，内容不錯，值得關注。
2.參(cān)數檢查法參數通常(cháng)是存放在RAM中，有時(shí)電池電壓不(bú)足，系統長期不通電或外部幹擾都會使參數丢失(shī)或混亂，應根據故障特征，檢查(chá)和校對有(yǒu)關參數。
3.隔離法一些故障，難以區分是數控部分，還是伺服系(xì)統或機械(xiè)部分造成的，常采用隔離法。
4.同類對調法用同功能的備用闆替換被懷疑有故障的模闆，或将功能相同的模闆(pǎn)或(huò)單元相互交換。
5.功(gōng)能程序測試法将G，M，S，T，功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時運(yùn)行這些程序，即可判斷功能的缺失。
四、加工精度異常故障診斷和處理實例
1.機械故障導緻(zhì)加工精度(dù)異常故障現象：一台SV-1000立式加工中心(xīn)，采用(yòng)Frank系統。在加工連杆模具過程中(zhōng)，忽然發現(xiàn)Z軸進給異(yì)常，造成至少1mm的切削誤差量(Z方向過切)。
故(gù)障診斷：調查中了解(jiě)到，故障是忽(hū)然發生的。機床在(zài)點動，在手動(dòng)輸入數據方式操(cāo)作下(xià)各個軸運行正(zhèng)常，且回參考點正常，無任何報警提示，電氣控制部分硬(yìng)故障(zhàng)的可能性(xìng)排除。應主要對以下(xià)幾個方面逐一進行檢查。金屬(shǔ)加工微信，内容不錯，值得關注。
檢查機床(chuáng)精度異常(cháng)時正在運行的加工程(chéng)序段，特别是(shì)刀具長度補償，加工(gōng)坐标系(G54-G59)的校對和計算。
在點動方式下，反複運動Z軸，經過視，觸，聽，對其運動狀(zhuàng)态診斷，發現Z向運動噪音異常(cháng)，特别是快速點動，噪音更加明(míng)顯。由此判(pàn)斷，機械方面可能(néng)存在隐患。
檢查機(jī)床Z軸精度。用手(shǒu)搖脈沖發生器移動(dòng)Z軸，(将其倍率定爲1×100的(de)擋位，即每變化一步(bù)，電機進給0.1mm)，配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動保持(chí)正常後作爲起始點的正向運動，脈沖器(qì)每變化一步，機床Z軸運動的實際距(jù)離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運行良好，定位精(jīng)度也良好。而返回機床實際運動位移的變化(huà)上，可以分爲四個階段：(1)機床運(yùn)動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);(2)表現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);(3)機床機構實(shí)際沒移動，表現出标準的(de)反向(xiàng)間隙;(4)機床運動距離(lí)與脈沖器經定數值相等(斜率等于1)，恢複到機床的正常運動。無論怎樣對反(fǎn)向間隙進行補償，其表現(xiàn)出的特征是：除了(3)階段補償(cháng)外，其他各段變化依然存(cún)在，特别是(1)階段嚴重影響(xiǎng)到機床的加工精度。補(bǔ)償中發現，間隙(xì)補償越大，(1)階段移動的距離也越大(dà)。金屬加工(gōng)微信，内容不錯，值得關注。
分析上(shàng)述檢查認爲存在幾點可能(néng)原因：一是電機有異常，二是機械方面有故障，三是絲杠存在(zài)間隙。爲了進一步診斷故障，将電機和絲杠完(wán)全脫開，分别對電機和機械部分進行檢查。檢查結果是電機運行正常;在對(duì)機械部分診(zhěn)斷中發現，用手盤動絲杠時，返回運動初始有很(hěn)大的空缺感。而正常情況下，應該能感覺到軸承有序而平(píng)滑的移動。
故障處理：經過拆卸檢(jiǎn)查發現該(gāi)軸承确實(shí)受損，且有(yǒu)滾珠脫落。更換後機(jī)床恢(huī)複正常。
2.控制邏輯不妥導緻加工精度異常
故障現象(xiàng)：一台上海機床廠家生産的(de)加工中心，系統是Frank.加工過(guò)程中，發現(xiàn)該機床(chuáng)X軸精度異常，精度(dù)誤差小爲0.008mm，大爲1.2mm.故障診斷(duàn)：檢查中，機(jī)床已經按照要求設置了G54工件坐标系。在(zài)手動輸入數(shù)據方式操作下，以G54坐标系運行一段程序即(jí)“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床運行結束後顯示器上顯示(shì)的機械坐标值爲(X軸)“-1025.243”，記錄(lù)下該(gāi)數值。然後在手(shǒu)動方式下，将機床點動到其他任意位置，再次在手動輸入數據方式操作下運行剛才的程序段，待機床停(tíng)止後，發現此時機床坐标數值(zhí)顯示爲“-1024.891”，同(tóng)上一次執行(háng)後的數值比較相差了0.352mm.按照同樣的方法，将X軸點(diǎn)動移(yí)動到不同的位(wèi)置(zhì)，反複執行該程序(xù)段，而顯示(shì)器上顯示的(de)數值都有所不同(tóng)(不穩定)。金屬加工微信，内容不(bú)錯，值(zhí)得關注。用百(bǎi)分表對X軸進(jìn)行仔細檢查，發現機械位置實際誤差同數字顯示出來的誤差基本一緻，從(cóng)而認爲故障原因爲X軸重複定位誤(wù)差過大。對X軸的反向間隙及定位精(jīng)度進行檢查(chá)，重(zhòng)新補償其誤差值，結果起不到任何(hé)作用。因此懷疑光栅尺及系統(tǒng)參數等有問題(tí)。但爲什麽産生如此大的誤差，卻又未出現相(xiàng)應的報警信息進一步檢查(chá)發現，此軸(zhóu)爲垂直方向的軸(zhóu)，當X軸(zhóu)松開時(shí)主軸箱(xiāng)向下掉，造成了誤差(chà)。
故障處理(lǐ)：對機床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在X軸松開時，先(xiān)把X軸使能加載，再(zài)把X軸松開;而在X軸夾緊時，先把X軸夾(jiá)緊後，再把使能去掉。調整後機(jī)床故(gù)障得以解決。
3.機床位置問題導緻加工精度異(yì)常
故障現象：一台杭州産(chǎn)的立式數控銑床，配備北京KND-10M系統。在(zài)點動或加工過程中，發現(xiàn)Z軸異常(cháng)。
故障診(zhěn)斷：檢(jiǎn)查發現，Z軸上下移動不均勻且有噪聲，且存(cún)在一定間隙。電機啓動時，在(zài)點動方式下(xià)Z軸向上運動存在不穩定的噪聲及受力(lì)不均勻，且感覺(jiào)電機抖(dǒu)動比較厲害;而(ér)向下(xià)運動時，就沒有抖動得這(zhè)麽明顯;停(tíng)止時不抖動(dòng)，在加工(gōng)過程中表現得比較明顯。分析認爲，故障原因有三點：一是絲杠反向間隙很大;二是Z軸電機工作異常;三是(shì)皮帶輪受損至(zhì)受力不均。但有一(yī)個問題要注意的是，停止時不抖動，上下運動不均勻，所以電機(jī)工作異常這個問(wèn)題可以(yǐ)排除。金屬加工微信，内容不錯，值得關注。因此(cǐ)先對(duì)機(jī)械部分診斷(duàn)，在診(zhěn)斷測試(shì)過程中沒有發現(xiàn)異常，在公(gōng)差之内。利用排除法則，餘下(xià)的隻有皮帶問題了，在(zài)檢測皮帶時，發覺這(zhè)條皮帶剛換不久，但(dàn)在細心檢測皮帶時(shí)，發(fā)現皮帶内側出現不同程度(dù)的受損，很明顯(xiǎn)是(shì)受力不均所至，是什麽原因造成(chéng)的呢在診斷中發現電機放置(zhì)有問(wèn)題，即裝夾的角度位置(zhì)不(bú)對稱造成受力不均(jun1)。
故障處理：隻要将電機重裝，對準角度，測(cè)量好距離(電機與Z軸的軸承)，皮帶兩邊(長(zhǎng)度)要均勻。這樣，Z軸上(shàng)下移動不均勻且有噪聲及抖動現(xiàn)象就消除了，Z軸(zhóu)加工恢複正常。
4.系統參數未優(yōu)化，電(diàn)機運行異常
導緻加工精度異常系(xì)統參(cān)數主要包括機床進給(gěi)單(dān)位，零點偏置，反向間隙等(děng)。例如Frank數控系統，其進給單位有公制和英制兩種。在(zài)機床修理過程中對于局部處理，常常影響到零(líng)點偏(piān)置和間隙的(de)變化，故障(zhàng)處理(lǐ)完畢後應作适(shì)時的(de)調整和修改;另(lìng)一方面，由于機械磨(mó)損嚴重或連接位松動也可能造成參數(shù)實(shí)測值的變化，需(xū)要對參數做相應(yīng)的修改才能滿足(zú)機床加工精度的要求。
故障現象：一台杭州産的立式數控銑床，配備北京KND-10M系統。在加工(gōng)過程中，發現X軸精度異常。
故障診斷：檢(jiǎn)查發(fā)現X軸存在一(yī)定間隙(xì)，且電機啓動時存在(zài)不穩定的現象。用手觸(chù)摸X軸電(diàn)機時感覺電機(jī)拉動比較(jiào)厲害(hài)，停止時拉動不明顯，尤其是點動方式下比較明顯。分析認爲(wèi)，故障原因(yīn)有兩點：一是絲杠反間隙很大;二是(shì)X軸電機工作異(yì)常。
故障處理：利用KND-10M系統的參數功能，對電機進(jìn)行調試。首先對存在的間隙(xì)進行補償，再調整(zhěng)伺服系統參數及(jí)脈沖抑制功能參(cān)數，X軸電機的抖動消除，機(jī)床加工精(jīng)度恢複正常。
通過對數控機床加工精度異常故障診斷和處理方法的(de)探讨，把實習生産中所遇到的(de)實際問題及解決方法加以歸納，充實了(le)教學内容并滲透到生産(chǎn)實踐中，不但讓學生掌握了解決問題的方法，更重(zhòng)要的是培養了(le)學生實際操作能力，運用知識(shí)分析和解決問題的能力，達到(dào)技工學校教育教學的目标，使學生成爲适應市場需求的實(shí)用型人才。
