數控機(ji)床加工(gōng)精度異(yi)常的原(yuan)因及解(jiě)決方法(fǎ)

數(shu)控機床(chuáng)加工 精(jīng)度異常(cháng)的原因(yin)及解決(jue)方法

　　一(yi)、造成加(jiā)工精度(du)異常故(gu)障的原(yuan)因

　　造成(cheng)加工精(jīng)度異常(chang)故障的(de)原因隐(yǐn)蔽性強(qiang)，診斷難(nan)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(gěi)單位被(bei)改動或(huo)變化;機(ji)床各個(gè)軸的零(ling)點偏置(zhi)異常;軸(zhóu)向的反(fan)向間隙(xi)異常;電(diàn)機運行(háng)狀态異(yì)常，即電(dian)氣及控(kòng)制部分(fen)異常;機(ji)械故障(zhang)，如絲杠(gàng)，軸承，軸(zhou)聯器等(deng)部件。另(lìng)外加工(gōng)程序的(de)編制，刀(dāo)具的選(xuǎn)擇及人(rén)爲因素(sù)，也可能(néng)導緻加(jia)工精度(du)異常。金(jin)屬加工(gōng)微信，内(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。

　　二、數(shù)控機床(chuáng)故障診(zhen)斷原則(zé)

　　1.先外部(bu)後内部(bù)數控機(jī)床是集(jí)機械，液(yè)壓，電氣(qi)爲一體(ti)的機床(chuang)，故其故(gu)障的發(fā)生也會(huì)由這三(sān)者綜合(he)反映出(chū)來。維修(xiu)人員應(ying)先由外(wai)向内逐(zhú)一進行(hang)排查，盡(jin)量避免(mian)随意地(di)啓封，拆(chāi)卸，否則(zé)會擴大(dà)故障，使(shi)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(fa)覺，而數(shu)控系統(tong)故障的(de)診斷則(zé)難度較(jiào)大些。在(zai)故障檢(jian)修之前(qian)，首先注(zhu)意排除(chu)機械性(xing)的故障(zhang)，往往可(ke)達到事(shi)半功倍(bei)的效果(guǒ)。

　　3.先靜後(hou)動先在(zai)機床斷(duàn)電的靜(jing)止狀态(tai)下，通過(guò)了解，觀(guan)察，測試(shì)，分析，确(què)認爲非(fei)破壞性(xing)故障後(hou)，方可給(gei)機床通(tōng)電;在運(yùn)行工況(kuàng)下，進行(háng)動态的(de)觀察，檢(jiǎn)驗和測(cè)試，查找(zhǎo)故障。

　　而(ér)對破壞(huài)性故障(zhang)，必須先(xian)排除危(wēi)險後，方(fang)可通電(diàn)。

　　4.先簡單(dan)後複雜(za)當出現(xian)多種故(gu)障互相(xiàng)交織掩(yan)蓋，一時(shi)無從下(xia)手時，應(yīng)先解決(jue)容易的(de)問題，後(hou)解決難(nan)度較大(da)的問題(ti)。往往簡(jiǎn)單問題(ti)解決後(hou)，難度大(dà)的問題(ti)也可能(néng)變得容(róng)易。

　　三、數(shu)控機床(chuáng)故障診(zhěn)斷方法(fǎ)

　　1.直觀法(fa)(望聞問(wen)切)問-機(ji)床的故(gu)障現象(xiang)，加工狀(zhuàng)況等;看(kan)-CRT報警信(xìn)息，報警(jing)指示燈(deng)，電容器(qì)等元件(jian)變形煙(yān)熏燒焦(jiāo)，保護器(qi)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(rè)，振動，接(jiē)觸不良(liáng)等。金屬(shǔ)加工微(wei)信，内容(rong)不錯，值(zhi)得關注(zhu)。

　　2.參數檢(jian)查法參(cān)數通常(cháng)是存放(fàng)在RAM中，有(yǒu)時電池(chí)電壓不(bu)足，系統(tǒng)長期不(bu)通電或(huò)外部幹(gan)擾都會(hui)使參數(shù)丢失或(huo)混亂，應(ying)根據故(gù)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(shì)數控部(bù)分，還是(shi)伺服系(xì)統或機(ji)械部分(fen)造成的(de)，常采用(yòng)隔離法(fa)。

　　4.同類對(dui)調法用(yong)同功能(neng)的備用(yong)闆替換(huàn)被懷疑(yí)有故障(zhàng)的模闆(pǎn)，或将功(gōng)能相同(tong)的模闆(pǎn)或單元(yuán)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(zhi)令編寫(xiě)一些小(xiǎo)程序，在(zài)診斷故(gù)障時運(yun)行這些(xiē)程序，即(ji)可判斷(duàn)功能的(de)缺失。

　　四(si)、加工精(jing)度異常(chang)故障診(zhěn)斷和處(chù)理實例(lì)

　　1.機械故(gù)障導緻(zhì)加工精(jīng)度異常(chang)故障現(xiàn)象：一台(tái)SV-1000立式加(jia)工中心(xīn)，采用Frank系(xì)統。在加(jiā)工連杆(gǎn)模具過(guò)程中，忽(hu)然發現(xian)Z軸進給(gei)異常，造(zào)成至少(shao)1mm的切削(xuē)誤差量(liàng)(Z方向過(guò)切)。

　　故障(zhàng)診斷：調(diào)查中了(le)解到，故(gù)障是忽(hu)然發生(shēng)的。機床(chuang)在點動(dong)，在手動(dong)輸入數(shu)據方式(shi)操作下(xia)各個軸(zhóu)運行正(zhèng)常，且回(hui)參考點(diǎn)正常，無(wú)任何報(bào)警提示(shi)，電氣控(kòng)制部分(fèn)硬故障(zhàng)的可能(neng)性排除(chú)。應主要(yào)對以下(xià)幾個方(fang)面逐一(yi)進行檢(jian)查。金屬(shu)加工微(wei)信，内容(róng)不錯，值(zhi)得關注(zhù)。

　　檢查機(jī)床精度(dù)異常時(shi)正在運(yùn)行的加(jiā)工程序(xù)段，特别(bie)是刀具(ju)長度補(bǔ)償，加工(gōng)坐标系(xi)(G54-G59)的校對(dui)和計算(suàn)。

　　在點動(dong)方式下(xia)，反複運(yun)動Z軸，經(jing)過視，觸(chù)，聽，對其(qí)運動狀(zhuàng)态診斷(duan)，發現Z向(xiàng)運動噪(zao)音異常(cháng)，特别是(shi)快速點(dian)動，噪音(yin)更加明(ming)顯。由此(cǐ)判斷，機(jī)械方面(mian)可能存(cún)在隐患(huàn)。

　　檢查機(jī)床Z軸精(jing)度。用手(shou)搖脈沖(chong)發生器(qi)移動Z軸(zhou)，(将其倍(bei)率定爲(wèi)1×100的擋位(wèi)，即每變(biàn)化一步(bù)，電機進(jin)給0.1mm)，配合(he)百分表(biao)觀察Z軸(zhou)的運動(dong)情況。在(zai)單向運(yun)動保持(chi)正常後(hòu)作爲起(qǐ)始點的(de)正向運(yùn)動，脈沖(chòng)器每變(bian)化一步(bù)，機床Z軸(zhóu)運動的(de)實際距(ju)離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明(ming)電機運(yun)行良好(hao)，定位精(jing)度也良(liang)好。而返(fǎn)回機床(chuang)實際運(yùn)動位移(yí)的變化(huà)上，可以(yi)分爲四(si)個階段(duan)：(1)機床運(yun)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(yu)1);(3)機床機(jī)構實際(ji)沒移動(dòng)，表現出(chū)标準的(de)反向間(jiān)隙;(4)機床(chuang)運動距(jù)離與脈(mò)沖器經(jing)定數值(zhí)相等(斜(xie)率等于(yu)1)，恢複到(dao)機床的(de)正常運(yùn)動。無論(lùn)怎樣對(dui)反向間(jian)隙進行(háng)補償，其(qi)表現出(chu)的特征(zhēng)是：除了(le)(3)階段補(bǔ)償外，其(qi)他各段(duan)變化依(yi)然存在(zai)，特别是(shì)(1)階段嚴(yan)重影響(xiang)到機床(chuáng)的加工(gōng)精度。補(bǔ)償中發(fā)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(nèi)容不錯(cuo)，值得關(guan)注。

　　分析(xi)上述檢(jian)查認爲(wèi)存在幾(ji)點可能(néng)原因：一(yī)是電機(jī)有異常(chang)，二是機(jī)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(jiāng)電機和(he)絲杠完(wan)全脫開(kāi)，分别對(dui)電機和(hé)機械部(bu)分進行(háng)檢查。檢(jian)查結果(guo)是電機(jī)運行正(zhèng)常;在對(duì)機械部(bù)分診斷(duan)中發現(xiàn)，用手盤(pan)動絲杠(gang)時，返回(huí)運動初(chū)始有很(hen)大的空(kōng)缺感。而(er)正常情(qing)況下，應(yīng)該能感(gan)覺到軸(zhóu)承有序(xù)而平滑(hua)的移動(dòng)。

　　故障處(chù)理：經過(guò)拆卸檢(jian)查發現(xian)該軸承(cheng)确實受(shou)損，且有(you)滾珠脫(tuō)落。更換(huàn)後機床(chuang)恢複正(zhèng)常。

　　2.控制(zhi)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(jiā)生産的(de)加工中(zhong)心，系統(tǒng)是Frank.加工(gōng)過程中(zhōng)，發現該(gāi)機床X軸(zhou)精度異(yì)常，精度(du)誤差小(xiǎo)爲0.008mm，大爲(wèi)1.2mm.故障診(zhěn)斷：檢查(chá)中，機床(chuang)已經按(àn)照要求(qiú)設置了(le)G54工件坐(zuò)标系。在(zai)手動輸(shu)入數據(jù)方式操(cao)作下，以(yǐ)G54坐标系(xì)運行一(yī)段程序(xu)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(jī)床運行(háng)結束後(hòu)顯示器(qi)上顯示(shì)的機械(xie)坐标值(zhí)爲(X軸)“-1025.243”，記(ji)錄下該(gai)數值。然(ran)後在手(shou)動方式(shì)下，将機(ji)床點動(dong)到其他(tā)任意位(wei)置，再次(cì)在手動(dong)輸入數(shù)據方式(shì)操作下(xià)運行剛(gāng)才的程(chéng)序段，待(dài)機床停(ting)止後，發(fā)現此時(shí)機床坐(zuo)标數值(zhi)顯示爲(wei)“-1024.891”，同上一(yi)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(fāng)法，将X軸(zhóu)點動移(yi)動到不(bu)同的位(wèi)置，反複(fu)執行該(gāi)程序段(duàn)，而顯示(shi)器上顯(xiǎn)示的數(shù)值都有(yǒu)所不同(tóng)(不穩定(ding))。金屬加(jiā)工微信(xìn)，内容不(bu)錯，值得(de)關注。用(yong)百分表(biǎo)對X軸進(jìn)行仔細(xi)檢查，發(fā)現機械(xiè)位置實(shi)際誤差(cha)同數字(zì)顯示出(chū)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(ding)位誤差(cha)過大。對(dui)X軸的反(fan)向間隙(xi)及定位(wei)精度進(jìn)行檢查(cha)，重新補(bǔ)償其誤(wù)差值，結(jié)果起不(bu)到任何(he)作用。因(yīn)此懷疑(yi)光栅尺(chi)及系統(tǒng)參數等(deng)有問題(ti)。但爲什(shi)麽産生(sheng)如此大(dà)的誤差(chà)，卻又未(wèi)出現相(xiang)應的報(bào)警信息(xī)進一步(bù)檢查發(fā)現，此軸(zhóu)爲垂直(zhí)方向的(de)軸，當X軸(zhou)松開時(shi)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(ji)控制程(chéng)序做了(le)修改，即(ji)在X軸松(song)開時，先(xiān)把X軸使(shi)能加載(zǎi)，再把X軸(zhóu)松開;而(er)在X軸夾(jia)緊時，先(xian)把X軸夾(jiá)緊後，再(zài)把使能(néng)去掉。調(diao)整後機(ji)床故障(zhang)得以解(jiě)決。

　　3.機床(chuang)位置問(wèn)題導緻(zhì)加工精(jīng)度異常(chang)

　　故障現(xian)象：一台(tai)杭州産(chǎn)的立式(shi)數控銑(xi)床，配備(bèi)北京KND-10M系(xi)統。在點(dian)動或加(jiā)工過程(chéng)中，發現(xiàn)Z軸異常(chang)。

　　故障診(zhen)斷：檢查(cha)發現，Z軸(zhóu)上下移(yí)動不均(jun)勻且有(you)噪聲，且(qiě)存在一(yī)定間隙(xì)。電機啓(qi)動時，在(zài)點動方(fāng)式下Z軸(zhóu)向上運(yùn)動存在(zai)不穩定(ding)的噪聲(sheng)及受力(li)不均勻(yun)，且感覺(jiào)電機抖(dou)動比較(jiào)厲害;而(ér)向下運(yùn)動時，就(jiù)沒有抖(dǒu)動得這(zhe)麽明顯(xiǎn);停止時(shí)不抖動(dong)，在加工(gōng)過程中(zhong)表現得(dé)比較明(ming)顯。分析(xi)認爲，故(gù)障原因(yīn)有三點(dian)：一是絲(si)杠反向(xiàng)間隙很(hěn)大;二是(shi)Z軸電機(ji)工作異(yi)常;三是(shì)皮帶輪(lun)受損至(zhi)受力不(bú)均。但有(you)一個問(wen)題要注(zhu)意的是(shi)，停止時(shí)不抖動(dòng)，上下運(yun)動不均(jun1)勻，所以(yǐ)電機工(gōng)作異常(cháng)這個問(wen)題可以(yǐ)排除。金(jin)屬加工(gōng)微信，内(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。因此(cǐ)先對機(ji)械部分(fen)診斷，在(zài)診斷測(ce)試過程(chéng)中沒有(yǒu)發現異(yi)常，在公(gong)差之内(nei)。利用排(pái)除法則(ze)，餘下的(de)隻有皮(pí)帶問題(tí)了，在檢(jian)測皮帶(dai)時，發覺(jiao)這條皮(pi)帶剛換(huan)不久，但(dàn)在細心(xin)檢測皮(pi)帶時，發(fa)現皮帶(dài)内側出(chu)現不同(tóng)程度的(de)受損，很(hen)明顯是(shì)受力不(bu)均所至(zhi)，是什麽(me)原因造(zao)成的呢(ne)在診斷(duan)中發現(xiàn)電機放(fàng)置有問(wèn)題，即裝(zhuāng)夾的角(jiao)度位置(zhi)不對稱(chēng)造成受(shòu)力不均(jun)。

　　故障處(chù)理：隻要(yào)将電機(jī)重裝，對(duì)準角度(dù)，測量好(hao)距離(電(dian)機與Z軸(zhou)的軸承(cheng))，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(xiàn)象就消(xiao)除了，Z軸(zhóu)加工恢(huī)複正常(cháng)。

　　4.系統參(cān)數未優(you)化，電機(jī)運行異(yi)常

　　導緻(zhì)加工精(jing)度異常(chang)系統參(can)數主要(yao)包括機(ji)床進給(gei)單位，零(ling)點偏置(zhi)，反向間(jiān)隙等。例(li)如Frank數控(kong)系統，其(qí)進給單(dān)位有公(gong)制和英(ying)制兩種(zhong)。在機床(chuáng)修理過(guò)程中對(duì)于局部(bu)處理，常(cháng)常影響(xiang)到零點(dian)偏置和(he)間隙的(de)變化，故(gù)障處理(lǐ)完畢後(hou)應作适(shi)時的調(diào)整和修(xiū)改;另一(yi)方面，由(yóu)于機械(xiè)磨損嚴(yan)重或連(lian)接位松(song)動也可(kě)能造成(cheng)參數實(shí)測值的(de)變化，需(xu)要對參(cān)數做相(xiang)應的修(xiu)改才能(néng)滿足機(ji)床加工(gōng)精度的(de)要求。

　　故(gù)障現象(xiàng)：一台杭(háng)州産的(de)立式數(shu)控銑床(chuang)，配備北(bei)京KND-10M系統(tǒng)。在加工(gong)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(diàn)機啓動(dong)時存在(zài)不穩定(ding)的現象(xiang)。用手觸(chu)摸X軸電(diàn)機時感(gan)覺電機(jī)拉動比(bi)較厲害(hai)，停止時(shí)拉動不(bu)明顯，尤(you)其是點(dian)動方式(shi)下比較(jiao)明顯。分(fen)析認爲(wèi)，故障原(yuan)因有兩(liǎng)點：一是(shi)絲杠反(fǎn)間隙很(hen)大;二是(shì)X軸電機(jī)工作異(yì)常。

　　故障(zhang)處理：利(lì)用KND-10M系統(tǒng)的參數(shù)功能，對(dui)電機進(jìn)行調試(shì)。首先對(dui)存在的(de)間隙進(jin)行補償(chang)，再調整(zhěng)伺服系(xi)統參數(shu)及脈沖(chòng)抑制功(gōng)能參數(shù)，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(ji)床加工(gōng)精度異(yi)常故障(zhàng)診斷和(hé)處理方(fang)法的探(tan)讨，把實(shí)習生産(chan)中所遇(yù)到的實(shí)際問題(ti)及解決(jue)方法加(jia)以歸納(nà)，充實了(le)教學内(nèi)容并滲(shèn)透到生(sheng)産實踐(jian)中，不但(dàn)讓學生(sheng)掌握了(le)解決問(wen)題的方(fāng)法，更重(zhong)要的是(shi)培養了(le)學生實(shí)際操作(zuò)能力，運(yun)用知識(shi)分析和(hé)解決問(wèn)題的能(neng)力，達到(dào)技工學(xue)校教育(yù)教學的(de)目标，使(shǐ)學生成(cheng)爲适應(ying)市場需(xu)求的實(shí)用型人(rén)才。