數控機床加工(gong) 精度異常的原(yuán)因及解決方法(fa)
一、造成加工精(jing)度異常故障的(de)原因
造成加工(gong)精度異常故障(zhàng)的原因隐蔽性(xìng)強，診斷難度比(bi)較大。筆者根據(jù)多年實踐經驗(yan)，歸納出五個主(zhu)要原因：機床進(jìn)給單位被改動(dong)或變化;機床各(ge)個軸的零點偏(piān)置異常;軸向的(de)反向間隙異常(chang);電機運行狀态(tai)異常，即電氣及(ji)控制部分異常(chang);機械故障，如絲(sī)杠，軸承，軸聯器(qì)等部件。另外加(jiā)工程序的編制(zhi)，刀具的選擇及(jí)人爲因素，也可(kě)能導緻加工精(jing)度異常。金屬加(jiā)工微信，内容不(bú)錯，值得關注。
二(èr)、數控機床故障(zhàng)診斷原則
3.先靜後動先(xiān)在機床斷電的(de)靜止狀态下，通(tong)過了解，觀察，測(ce)試，分析，确認爲(wèi)非破壞性故障(zhàng)後，方可給機床(chuang)通電;在運行工(gōng)況下，進行動态(tài)的觀察，檢驗和(he)測試，查找故障(zhàng)。
4.先簡單後複(fú)雜當出現多種(zhǒng)故障互相交織(zhi)掩蓋，一時無從(cong)下手時，應先解(jiě)決容易的問題(tí)，後解決難度較(jiào)大的問題。往往(wǎng)簡單問題解決(jué)後，難度大的問(wèn)題也可能變得(de)容易。
1.直觀法(望聞(wen)問切)問-機床的(de)故障現象，加工(gong)狀況等;看-CRT報警(jing)信息，報警指示(shi)燈，電容器等元(yuan)件變形煙熏燒(shao)焦，保護器脫扣(kou)等;聽-異常聲響(xiang);聞-電氣元件焦(jiāo)糊味及其它異(yì)味;摸-發熱，振動(dòng)，接觸不良等。金(jin)屬加工微信，内(nei)容不錯，值得關(guan)注。
2.參數檢查法(fǎ)參數通常是存(cún)放在RAM中，有時電(diàn)池電壓不足，系(xì)統長期不通電(diàn)或外部幹擾都(dōu)會使參數丢失(shi)或混亂，應根據(ju)故障特征，檢查(chá)和校對有關參(can)數。
3.隔離法一些(xie)故障，難以區分(fèn)是數控部分，還(hai)是伺服系統或(huo)機械部分造成(chéng)的，常采用隔離(lí)法。
4.同類對調法(fa)用同功能的備(bèi)用闆替換被懷(huai)疑有故障的模(mó)闆，或将功能相(xiàng)同的模闆或單(dan)元相互交換。
5.功(gōng)能程序測試法(fǎ)将G，M，S，T，功能的全部(bu)指令編寫一些(xie)小程序，在診斷(duàn)故障時運行這(zhe)些程序，即可判(pan)斷功能的缺失(shi)。
四、加工精度異(yi)常故障診斷和(he)處理實例
1.機械(xie)故障導緻加工(gong)精度異常故障(zhàng)現象：一台SV-1000立式(shi)加工中心，采用(yòng)Frank系統。在加工連(lián)杆模具過程中(zhong)，忽然發現Z軸進(jin)給異常，造成至(zhi)少1mm的切削誤差(chà)量(Z方向過切)。
故(gu)障診斷：調查中(zhōng)了解到，故障是(shi)忽然發生的。機(jī)床在點動，在手(shǒu)動輸入數據方(fang)式操作下各個(gè)軸運行正常，且(qiě)回參考點正常(chang)，無任何報警提(ti)示，電氣控制部(bu)分硬故障的可(kě)能性排除。應主(zhǔ)要對以下幾個(ge)方面逐一進行(hang)檢查。金屬加工(gōng)微信，内容不錯(cuo)，值得關注。
檢查(chá)機床精度異常(cháng)時正在運行的(de)加工程序段，特(te)别是刀具長度(dù)補償，加工坐标(biao)系(G54-G59)的校對和計(jì)算。
在點動方式(shì)下，反複運動Z軸(zhou)，經過視，觸，聽，對(dui)其運動狀态診(zhen)斷，發現Z向運動(dòng)噪音異常，特别(bié)是快速點動，噪(zao)音更加明顯。由(yóu)此判斷，機械方(fang)面可能存在隐(yin)患。
檢查機床Z軸(zhóu)精度。用手搖脈(mò)沖發生器移動(dong)Z軸，(将其倍率定(dìng)爲1×100的擋位，即每(mei)變化一步，電機(ji)進給0.1mm)，配合百分(fèn)表觀察Z軸的運(yùn)動情況。在單向(xiang)運動保持正常(chang)後作爲起始點(dian)的正向運動，脈(mo)沖器每變化一(yī)步，機床Z軸運動(dòng)的實際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuō)明電機運行良(liang)好，定位精度也(yě)良好。而返回機(jī)床實際運動位(wei)移的變化上，可(ke)以分爲四個階(jie)段：(1)機床運動距(jù)離d1>d=0.1mm(斜率大于1);(2)表(biǎo)現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率小(xiao)于1);(3)機床機構實(shi)際沒移動，表現(xian)出标準的反向(xiàng)間隙;(4)機床運動(dòng)距離與脈沖器(qi)經定數值相等(děng)(斜率等于1)，恢複(fú)到機床的正常(cháng)運動。無論怎樣(yàng)對反向間隙進(jìn)行補償，其表現(xian)出的特征是：除(chú)了(3)階段補償外(wài)，其他各段變化(hua)依然存在，特别(bie)是(1)階段嚴重影(ying)響到機床的加(jia)工精度。補償中(zhōng)發現，間隙補償(cháng)越大，(1)階段移動(dong)的距離也越大(da)。金屬加工微信(xin)，内容不錯，值得(dé)關注。
故障處理：經(jīng)過拆卸檢查發(fa)現該軸承确實(shi)受損，且有滾珠(zhū)脫落。更換後機(jī)床恢複正常。
故障現象：一(yī)台上海機床廠(chǎng)家生産的加工(gōng)中心，系統是Frank.加(jiā)工過程中，發現(xiàn)該機床X軸精度(du)異常，精度誤差(chà)小爲0.008mm，大爲1.2mm.故障(zhàng)診斷：檢查中，機(ji)床已經按照要(yào)求設置了G54工件(jiàn)坐标系。在手動(dòng)輸入數據方式(shì)操作下，以G54坐标(biāo)系運行一段程(cheng)序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床運(yùn)行結束後顯示(shi)器上顯示的機(jī)械坐标值爲(X軸(zhóu))“-1025.243”，記錄下該數值(zhi)。然後在手動方(fang)式下，将機床點(dian)動到其他任意(yì)位置，再次在手(shou)動輸入數據方(fang)式操作下運行(háng)剛才的程序段(duàn)，待機床停止後(hou)，發現此時機床(chuang)坐标數值顯示(shì)爲“-1024.891”，同上一次執(zhí)行後的數值比(bǐ)較相差了0.352mm.按照(zhao)同樣的方法，将(jiāng)X軸點動移動到(dào)不同的位置，反(fǎn)複執行該程序(xù)段，而顯示器上(shàng)顯示的數值都(dōu)有所不同(不穩(wen)定)。金屬加工微(wei)信，内容不錯，值(zhí)得關注。用百分(fèn)表對X軸進行仔(zǎi)細檢查，發現機(jī)械位置實際誤(wù)差同數字顯示(shi)出來的誤差基(jī)本一緻，從而認(rèn)爲故障原因爲(wèi)X軸重複定位誤(wu)差過大。對X軸的(de)反向間隙及定(ding)位精度進行檢(jiǎn)查，重新補償其(qí)誤差值，結果起(qǐ)不到任何作用(yong)。因此懷疑光栅(shan)尺及系統參數(shù)等有問題。但爲(wei)什麽産生如此(ci)大的誤差，卻又(you)未出現相應的(de)報警信息進一(yī)步檢查發現，此(ci)軸爲垂直方向(xiang)的軸，當X軸松開(kai)時主軸箱向下(xia)掉，造成了誤差(chà)。
3.機(jī)床位置問題導(dǎo)緻加工精度異(yì)常
故障現象：一(yi)台杭州産的立(li)式數控銑床，配(pèi)備北京KND-10M系統。在(zai)點動或加工過(guò)程中，發現Z軸異(yi)常。
故障診斷：檢(jiǎn)查發現，Z軸上下(xia)移動不均勻且(qie)有噪聲，且存在(zai)一定間隙。電機(jī)啓動時，在點動(dòng)方式下Z軸向上(shang)運動存在不穩(wen)定的噪聲及受(shòu)力不均勻，且感(gan)覺電機抖動比(bǐ)較厲害;而向下(xia)運動時，就沒有(yǒu)抖動得這麽明(míng)顯;停止時不抖(dou)動，在加工過程(cheng)中表現得比較(jiào)明顯。分析認爲(wèi)，故障原因有三(san)點：一是絲杠反(fan)向間隙很大;二(er)是Z軸電機工作(zuo)異常;三是皮帶(dai)輪受損至受力(lì)不均。但有一個(gè)問題要注意的(de)是，停止時不抖(dǒu)動，上下運動不(bú)均勻，所以電機(ji)工作異常這個(ge)問題可以排除(chú)。金屬加工微信(xin)，内容不錯，值得(de)關注。因此先對(duì)機械部分診斷(duàn)，在診斷測試過(guo)程中沒有發現(xiàn)異常，在公差之(zhi)内。利用排除法(fǎ)則，餘下的隻有(yǒu)皮帶問題了，在(zài)檢測皮帶時，發(fa)覺這條皮帶剛(gāng)換不久，但在細(xi)心檢測皮帶時(shí)，發現皮帶内側(ce)出現不同程度(du)的受損，很明顯(xiǎn)是受力不均所(suo)至，是什麽原因(yin)造成的呢在診(zhen)斷中發現電機(ji)放置有問題，即(ji)裝夾的角度位(wèi)置不對稱造成(chéng)受力不均。
導(dao)緻加工精度異(yì)常系統參數主(zhǔ)要包括機床進(jin)給單位，零點偏(pian)置，反向間隙等(děng)。例如Frank數控系統(tǒng)，其進給單位有(yǒu)公制和英制兩(liǎng)種。在機床修理(li)過程中對于局(ju)部處理，常常影(yǐng)響到零點偏置(zhì)和間隙的變化(huà)，故障處理完畢(bi)後應作适時的(de)調整和修改;另(ling)一方面，由于機(jī)械磨損嚴重或(huò)連接位松動也(ye)可能造成參數(shu)實測值的變化(huà)，需要對參數做(zuo)相應的修改才(cái)能滿足機床加(jia)工精度的要求(qiú)。
故障現象：一台(tai)杭州産的立式(shì)數控銑床，配備(bèi)北京KND-10M系統。在加(jia)工過程中，發現(xiàn)X軸精度異常。
故(gu)障處理：利用KND-10M系(xi)統的參數功能(neng)，對電機進行調(diao)試。首先對存在(zài)的間隙進行補(bǔ)償，再調整伺服(fu)系統參數及脈(mo)沖抑制功能參(cān)數，X軸電機的抖(dǒu)動消除，機床加(jia)工精度恢複正(zhèng)常。
通過對數控(kong)機床加工精度(du)異常故障診斷(duàn)和處理方法的(de)探讨，把實習生(shēng)産中所遇到的(de)實際問題及解(jiě)決方法加以歸(guī)納，充實了教學(xue)内容并滲透到(dào)生産實踐中，不(bu)但讓學生掌握(wo)了解決問題的(de)方法，更重要的(de)是培養了學生(shēng)實際操作能力(lì)，運用知識分析(xī)和解決問題的(de)能力，達到技工(gong)學校教育教學(xue)的目标，使學生(shēng)成爲适應市場(chǎng)需求的實用型(xíng)人才。
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