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數(shu)控機床(chuáng)加工 精(jing)度異常(chang)的原因(yin)及解決(jué)方法
一(yī)、造成加(jia)工精度(dù)異常故(gù)障的原(yuan)因
造成(chéng)加工精(jing)度異常(chang)故障的(de)原因隐(yǐn)蔽性強(qiang)，診斷難(nán)度比較(jiào)大。筆者(zhě)根據多(duo)年實踐(jiàn)經驗，歸(guī)納出五(wu)個主要(yao)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(zhi)異常;軸(zhou)向的反(fan)向間隙(xi)異常;電(dian)機運行(háng)狀态異(yì)常，即電(diàn)氣及控(kong)制部分(fen)異常;機(ji)械故障(zhàng)，如絲杠(gang)，軸承，軸(zhóu)聯器等(děng)部件。另(ling)外加工(gong)程序的(de)編制，刀(dao)具的選(xuǎn)擇及人(rén)爲因素(su)，也可能(neng)導緻加(jiā)工精度(du)異常。金(jin)屬加工(gōng)微信，内(nei)容不錯(cuò)，值得關(guan)注。
二、數(shu)控機床(chuáng)故障診(zhěn)斷原則(zé)
1.先外部(bu)後内部(bu)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(gù)障的發(fā)生也會(hui)由這三(san)者綜合(hé)反映出(chū)來。維修(xiu)人員應(yīng)先由外(wài)向内逐(zhu)一進行(hang)排查，盡(jin)量避免(miǎn)随意地(dì)啓封，拆(chai)卸，否則(ze)會擴大(dà)故障，使(shǐ)機床喪(sàng)失精度(du)，降低性(xìng)能。
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(hou)，方可給(gěi)機床通(tong)電;在運(yùn)行工況(kuang)下，進行(háng)動态的(de)觀察，檢(jiǎn)驗和測(cè)試，查找(zhao)故障。
而(er)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(dān)後複雜(za)當出現(xian)多種故(gu)障互相(xiang)交織掩(yan)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(dà)的問題(ti)。往往簡(jiǎn)單問題(tí)解決後(hou)，難度大(dà)的問題(tí)也可能(néng)變得容(róng)易。
三、數(shù)控機床(chuang)故障診(zhěn)斷方法(fǎ)
1.直觀法(fǎ)(望聞問(wen)切)問-機(jī)床的故(gù)障現象(xiang)，加工狀(zhuang)況等;看(kàn)-CRT報警信(xin)息，報警(jing)指示燈(dēng)，電容器(qi)等元件(jian)變形煙(yan)熏燒焦(jiao)，保護器(qi)脫扣等(děng);聽-異常(chang)聲響;聞(wén)-電氣元(yuan)件焦糊(hu)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(wēi)信，内容(róng)不錯，值(zhi)得關注(zhù)。
2.參數檢(jiǎn)查法參(can)數通常(cháng)是存放(fang)在RAM中，有(you)時電池(chi)電壓不(bú)足，系統(tong)長期不(bu)通電或(huo)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(zheng)，檢查和(he)校對有(you)關參數(shu)。
3.隔離法(fǎ)一些故(gù)障，難以(yi)區分是(shì)數控部(bu)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(duì)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(pǎn)，或将功(gōng)能相同(tóng)的模闆(pǎn)或單元(yuan)相互交(jiāo)換。
5.功能(neng)程序測(cè)試法将(jiāng)G，M，S，T，功能的(de)全部指(zhǐ)令編寫(xie)一些小(xiao)程序，在(zài)診斷故(gù)障時運(yùn)行這些(xiē)程序，即(ji)可判斷(duàn)功能的(de)缺失。
1.機械故(gù)障導緻(zhi)加工精(jīng)度異常(cháng)故障現(xian)象：一台(tái)SV-1000立式加(jiā)工中心(xīn)，采用Frank系(xi)統。在加(jiā)工連杆(gan)模具過(guò)程中，忽(hū)然發現(xian)Z軸進給(gei)異常，造(zào)成至少(shǎo)1mm的切削(xue)誤差量(liàng)(Z方向過(guo)切)。
故障(zhang)診斷：調(diào)查中了(le)解到，故(gu)障是忽(hu)然發生(shēng)的。機床(chuáng)在點動(dong)，在手動(dòng)輸入數(shù)據方式(shi)操作下(xia)各個軸(zhóu)運行正(zhèng)常，且回(huí)參考點(dian)正常，無(wu)任何報(bao)警提示(shi)，電氣控(kòng)制部分(fen)硬故障(zhang)的可能(néng)性排除(chu)。應主要(yào)對以下(xia)幾個方(fāng)面逐一(yi)進行檢(jiǎn)查。金屬(shu)加工微(wēi)信，内容(róng)不錯，值(zhi)得關注(zhu)。
檢查機(ji)床精度(du)異常時(shí)正在運(yùn)行的加(jia)工程序(xu)段，特别(bié)是刀具(jù)長度補(bu)償，加工(gōng)坐标系(xì)(G54-G59)的校對(duì)和計算(suàn)。
在點動(dong)方式下(xià)，反複運(yun)動Z軸，經(jing)過視，觸(chù)，聽，對其(qi)運動狀(zhuàng)态診斷(duàn)，發現Z向(xiang)運動噪(zao)音異常(cháng)，特别是(shì)快速點(dian)動，噪音(yīn)更加明(míng)顯。由此(ci)判斷，機(ji)械方面(miàn)可能存(cun)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(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(he)百分表(biǎo)觀察Z軸(zhou)的運動(dong)情況。在(zài)單向運(yun)動保持(chi)正常後(hòu)作爲起(qi)始點的(de)正向運(yùn)動，脈沖(chòng)器每變(bian)化一步(bu)，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(yùn)行良好(hao)，定位精(jing)度也良(liang)好。而返(fǎn)回機床(chuang)實際運(yun)動位移(yi)的變化(hua)上，可以(yi)分爲四(sì)個階段(duàn)：(1)機床運(yun)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(xié)率小于(yú)1);(3)機床機(jī)構實際(ji)沒移動(dong)，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(jīng)定數值(zhi)相等(斜(xié)率等于(yu)1)，恢複到(dao)機床的(de)正常運(yun)動。無論(lun)怎樣對(dui)反向間(jian)隙進行(hang)補償，其(qí)表現出(chū)的特征(zheng)是：除了(le)(3)階段補(bǔ)償外，其(qí)他各段(duàn)變化依(yi)然存在(zai)，特别是(shi)(1)階段嚴(yan)重影響(xiang)到機床(chuang)的加工(gōng)精度。補(bǔ)償中發(fa)現，間隙(xi)補償越(yue)大，(1)階段(duan)移動的(de)距離也(ye)越大。金(jin)屬加工(gong)微信，内(nèi)容不錯(cuo)，值得關(guān)注。
2.控制(zhì)邏輯不(bu)妥導緻(zhi)加工精(jīng)度異常(cháng)
故障現(xiàn)象：一台(tai)上海機(ji)床廠家(jiā)生産的(de)加工中(zhōng)心，系統(tǒng)是Frank.加工(gong)過程中(zhong)，發現該(gai)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(zhen)斷：檢查(cha)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(yi)段程序(xù)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(ji)床運行(hang)結束後(hou)顯示器(qi)上顯示(shì)的機械(xiè)坐标值(zhí)爲(X軸)“-1025.243”，記(jì)錄下該(gāi)數值。然(ran)後在手(shǒu)動方式(shi)下，将機(jī)床點動(dòng)到其他(tā)任意位(wei)置，再次(ci)在手動(dòng)輸入數(shu)據方式(shì)操作下(xia)運行剛(gāng)才的程(chéng)序段，待(dai)機床停(ting)止後，發(fā)現此時(shí)機床坐(zuo)标數值(zhí)顯示爲(wèi)“-1024.891”，同上一(yi)次執行(hang)後的數(shu)值比較(jiao)相差了(le)0.352mm.按照同(tong)樣的方(fāng)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(duan)，而顯示(shi)器上顯(xiǎn)示的數(shu)值都有(you)所不同(tong)(不穩定(ding))。金屬加(jiā)工微信(xìn)，内容不(bú)錯，值得(de)關注。用(yòng)百分表(biǎo)對X軸進(jìn)行仔細(xi)檢查，發(fā)現機械(xie)位置實(shí)際誤差(chà)同數字(zi)顯示出(chū)來的誤(wu)差基本(ben)一緻，從(cóng)而認爲(wei)故障原(yuán)因爲X軸(zhóu)重複定(dìng)位誤差(chà)過大。對(duì)X軸的反(fǎn)向間隙(xì)及定位(wèi)精度進(jin)行檢查(cha)，重新補(bu)償其誤(wu)差值，結(jié)果起不(bu)到任何(hé)作用。因(yin)此懷疑(yí)光栅尺(chǐ)及系統(tǒng)參數等(deng)有問題(tí)。但爲什(shi)麽産生(shēng)如此大(dà)的誤差(chà)，卻又未(wei)出現相(xiàng)應的報(bào)警信息(xī)進一步(bu)檢查發(fa)現，此軸(zhóu)爲垂直(zhi)方向的(de)軸，當X軸(zhou)松開時(shí)主軸箱(xiang)向下掉(diao)，造成了(le)誤差。
故(gu)障處理(lǐ)：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(song)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(zài)把使能(néng)去掉。調(diào)整後機(jī)床故障(zhang)得以解(jiě)決。
3.機床(chuáng)位置問(wen)題導緻(zhi)加工精(jing)度異常(chang)
故障診(zhen)斷：檢查(chá)發現，Z軸(zhóu)上下移(yi)動不均(jun1)勻且有(yǒu)噪聲，且(qiě)存在一(yī)定間隙(xì)。電機啓(qǐ)動時，在(zài)點動方(fang)式下Z軸(zhóu)向上運(yun)動存在(zai)不穩定(ding)的噪聲(sheng)及受力(li)不均勻(yun)，且感覺(jiao)電機抖(dǒu)動比較(jiao)厲害;而(ér)向下運(yùn)動時，就(jiu)沒有抖(dǒu)動得這(zhe)麽明顯(xian);停止時(shi)不抖動(dòng)，在加工(gong)過程中(zhōng)表現得(de)比較明(míng)顯。分析(xi)認爲，故(gù)障原因(yīn)有三點(dian)：一是絲(si)杠反向(xiang)間隙很(hen)大;二是(shi)Z軸電機(jī)工作異(yi)常;三是(shì)皮帶輪(lun)受損至(zhi)受力不(bu)均。但有(yǒu)一個問(wèn)題要注(zhù)意的是(shi)，停止時(shi)不抖動(dong)，上下運(yùn)動不均(jun1)勻，所以(yi)電機工(gong)作異常(chang)這個問(wèn)題可以(yi)排除。金(jin)屬加工(gong)微信，内(nei)容不錯(cuo)，值得關(guān)注。因此(cǐ)先對機(ji)械部分(fen)診斷，在(zài)診斷測(cè)試過程(chéng)中沒有(yǒu)發現異(yì)常，在公(gōng)差之内(nèi)。利用排(pai)除法則(zé)，餘下的(de)隻有皮(pí)帶問題(tí)了，在檢(jian)測皮帶(dai)時，發覺(jiào)這條皮(pí)帶剛換(huan)不久，但(dàn)在細心(xīn)檢測皮(pi)帶時，發(fā)現皮帶(dai)内側出(chu)現不同(tong)程度的(de)受損，很(hěn)明顯是(shi)受力不(bu)均所至(zhi)，是什麽(me)原因造(zào)成的呢(ne)在診斷(duàn)中發現(xiàn)電機放(fàng)置有問(wèn)題，即裝(zhuang)夾的角(jiǎo)度位置(zhi)不對稱(cheng)造成受(shòu)力不均(jun)。
故障處(chu)理：隻要(yao)将電機(ji)重裝，對(duì)準角度(du)，測量好(hǎo)距離(電(diàn)機與Z軸(zhóu)的軸承(chéng))，皮帶兩(liang)邊(長度(du))要均勻(yún)。這樣，Z軸(zhóu)上下移(yí)動不均(jun)勻且有(you)噪聲及(jí)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(yi)常
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(zhi)，反向間(jiān)隙等。例(lì)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(guo)程中對(duì)于局部(bù)處理，常(chang)常影響(xiang)到零點(diǎn)偏置和(hé)間隙的(de)變化，故(gu)障處理(li)完畢後(hou)應作适(shi)時的調(diao)整和修(xiū)改;另一(yī)方面，由(you)于機械(xiè)磨損嚴(yán)重或連(lian)接位松(song)動也可(ke)能造成(cheng)參數實(shí)測值的(de)變化，需(xū)要對參(cān)數做相(xiang)應的修(xiu)改才能(neng)滿足機(jī)床加工(gōng)精度的(de)要求。
故(gu)障現象(xiàng)：一台杭(háng)州産的(de)立式數(shù)控銑床(chuáng)，配備北(běi)京KND-10M系統(tǒng)。在加工(gōng)過程中(zhōng)，發現X軸(zhóu)精度異(yi)常。
故障(zhang)診斷：檢(jian)查發現(xiàn)X軸存在(zai)一定間(jian)隙，且電(diàn)機啓動(dòng)時存在(zài)不穩定(ding)的現象(xiàng)。用手觸(chu)摸X軸電(diàn)機時感(gan)覺電機(jī)拉動比(bǐ)較厲害(hai)，停止時(shi)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(yuán)因有兩(liǎng)點：一是(shì)絲杠反(fan)間隙很(hěn)大;二是(shì)X軸電機(ji)工作異(yi)常。
故障(zhang)處理：利(li)用KND-10M系統(tong)的參數(shu)功能，對(duì)電機進(jìn)行調試(shi)。首先對(dui)存在的(de)間隙進(jìn)行補償(cháng)，再調整(zhěng)伺服系(xi)統參數(shu)及脈沖(chòng)抑制功(gong)能參數(shù)，X軸電機(ji)的抖動(dòng)消除，機(jī)床加工(gōng)精度恢(hui)複正常(chang)。
通過對(duì)數控機(ji)床加工(gong)精度異(yi)常故障(zhang)診斷和(hé)處理方(fāng)法的探(tàn)讨，把實(shí)習生産(chan)中所遇(yu)到的實(shi)際問題(tí)及解決(jué)方法加(jiā)以歸納(na)，充實了(le)教學内(nèi)容并滲(shèn)透到生(shēng)産實踐(jiàn)中，不但(dàn)讓學生(shēng)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(yùn)用知識(shi)分析和(hé)解決問(wen)題的能(neng)力，達到(dao)技工學(xué)校教育(yu)教學的(de)目标，使(shǐ)學生成(chéng)爲适應(ying)市場需(xu)求的實(shí)用型人(rén)才。
