數控(kong)機床加工精度(du)異常的原因及(ji)解決方法

數控機床加工(gong) 精度異常的原(yuan)因及解決方法(fa)

　　一、造成加工精(jīng)度異常故障的(de)原因

　　造成加工(gōng)精度異常故障(zhang)的原因隐蔽性(xing)強，診斷難度比(bi)較大。筆者根據(ju)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(pian)置異常;軸向的(de)反向間隙異常(chang);電機運行狀态(tài)異常，即電氣及(ji)控制部分異常(cháng);機械故障，如絲(si)杠，軸承，軸聯器(qi)等部件。另外加(jia)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(jia)工微信，内容不(bu)錯，值得關注。

　　二(èr)、數控機床故障(zhang)診斷原則

　　1.先外(wài)部後内部數控(kong)機床是集機械(xiè)，液壓，電氣爲一(yī)體的機床，故其(qi)故障的發生也(yě)會由這三者綜(zong)合反映出來。維(wei)修人員應先由(you)外向内逐一進(jìn)行排查，盡量避(bi)免随意地啓封(fēng)，拆卸，否則會擴(kuo)大故障，使機床(chuang)喪失精度，降低(di)性能。

　　2.先機械後(hou)電氣一般來說(shuo)，機械故障較易(yi)發覺，而數控系(xì)統故障的診斷(duan)則難度較大些(xie)。在故障檢修之(zhi)前，首先注意排(pai)除機械性的故(gu)障，往往可達到(dao)事半功倍的效(xiao)果。

　　3.先靜後動先(xian)在機床斷電的(de)靜止狀态下，通(tōng)過了解，觀察，測(cè)試，分析，确認爲(wei)非破壞性故障(zhàng)後，方可給機床(chuáng)通電;在運行工(gong)況下，進行動态(tài)的觀察，檢驗和(he)測試，查找故障(zhang)。

　　而對破壞性故(gu)障，必須先排除(chú)危險後，方可通(tōng)電。

　　4.先簡單後複(fu)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(jie)決容易的問題(tí)，後解決難度較(jiao)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(dé)容易。

　　三、數控機(jī)床故障診斷方(fang)法

　　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(yuán)件變形煙熏燒(shao)焦，保護器脫扣(kòu)等;聽-異常聲響(xiang);聞-電氣元件焦(jiāo)糊味及其它異(yi)味;摸-發熱，振動(dong)，接觸不良等。金(jīn)屬加工微信，内(nèi)容不錯，值得關(guān)注。

　　2.參數檢查法(fǎ)參數通常是存(cun)放在RAM中，有時電(dian)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(shī)或混亂，應根據(ju)故障特征，檢查(cha)和校對有關參(can)數。

　　3.隔離法一些(xiē)故障，難以區分(fen)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(li)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(dān)元相互交換。

　　5.功(gōng)能程序測試法(fa)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(zhè)些程序，即可判(pan)斷功能的缺失(shī)。

　　四、加工精度異(yi)常故障診斷和(he)處理實例

　　1.機械(xiè)故障導緻加工(gōng)精度異常故障(zhàng)現象：一台SV-1000立式(shi)加工中心，采用(yong)Frank系統。在加工連(lian)杆模具過程中(zhōng)，忽然發現Z軸進(jìn)給異常，造成至(zhi)少1mm的切削誤差(chà)量(Z方向過切)。

　　故(gù)障診斷：調查中(zhōng)了解到，故障是(shì)忽然發生的。機(jī)床在點動，在手(shǒu)動輸入數據方(fāng)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(tí)示，電氣控制部(bu)分硬故障的可(ke)能性排除。應主(zhu)要對以下幾個(gè)方面逐一進行(hang)檢查。金屬加工(gong)微信，内容不錯(cuò)，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(tè)别是刀具長度(du)補償，加工坐标(biāo)系(G54-G59)的校對和計(ji)算。

　　在點動方式(shi)下，反複運動Z軸(zhou)，經過視，觸，聽，對(duì)其運動狀态診(zhen)斷，發現Z向運動(dòng)噪音異常，特别(bie)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(ding)爲1×100的擋位，即每(měi)變化一步，電機(ji)進給0.1mm)，配合百分(fèn)表觀察Z軸的運(yun)動情況。在單向(xiang)運動保持正常(chang)後作爲起始點(diǎn)的正向運動，脈(mo)沖器每變化一(yi)步，機床Z軸運動(dong)的實際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuo)明電機運行良(liáng)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(jiē)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(shí)際沒移動，表現(xiàn)出标準的反向(xiàng)間隙;(4)機床運動(dong)距離與脈沖器(qì)經定數值相等(děng)(斜率等于1)，恢複(fu)到機床的正常(chang)運動。無論怎樣(yang)對反向間隙進(jìn)行補償，其表現(xiàn)出的特征是：除(chú)了(3)階段補償外(wai)，其他各段變化(hua)依然存在，特别(bié)是(1)階段嚴重影(yǐng)響到機床的加(jia)工精度。補償中(zhong)發現，間隙補償(cháng)越大，(1)階段移動(dòng)的距離也越大(da)。金屬加工微信(xìn)，内容不錯，值得(de)關注。

　　分析上述(shu)檢查認爲存在(zài)幾點可能原因(yin)：一是電機有異(yì)常，二是機械方(fang)面有故障，三是(shì)絲杠存在間隙(xì)。爲了進一步診(zhěn)斷故障，将電機(ji)和絲杠完全脫(tuo)開，分别對電機(jī)和機械部分進(jin)行檢查。檢查結(jie)果是電機運行(háng)正常;在對機械(xiè)部分診斷中發(fā)現，用手盤動絲(sī)杠時，返回運動(dong)初始有很大的(de)空缺感。而正常(chang)情況下，應該能(neng)感覺到軸承有(you)序而平滑的移(yi)動。

　　故障處理：經(jīng)過拆卸檢查發(fa)現該軸承确實(shí)受損，且有滾珠(zhu)脫落。更換後機(jī)床恢複正常。

　　2.控(kòng)制邏輯不妥導(dao)緻加工精度異(yi)常

　　故障現象：一(yi)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(xian)該機床X軸精度(du)異常，精度誤差(cha)小爲0.008mm，大爲1.2mm.故障(zhang)診斷：檢查中，機(jī)床已經按照要(yao)求設置了G54工件(jian)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(shì)器上顯示的機(ji)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(hang)剛才的程序段(duan)，待機床停止後(hòu)，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(bi)較相差了0.352mm.按照(zhao)同樣的方法，将(jiang)X軸點動移動到(dào)不同的位置，反(fǎn)複執行該程序(xu)段，而顯示器上(shàng)顯示的數值都(dou)有所不同(不穩(wěn)定)。金屬加工微(wei)信，内容不錯，值(zhi)得關注。用百分(fen)表對X軸進行仔(zai)細檢查，發現機(jī)械位置實際誤(wu)差同數字顯示(shi)出來的誤差基(ji)本一緻，從而認(rèn)爲故障原因爲(wei)X軸重複定位誤(wu)差過大。對X軸的(de)反向間隙及定(dìng)位精度進行檢(jiǎn)查，重新補償其(qí)誤差值，結果起(qi)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(wèi)什麽産生如此(ci)大的誤差，卻又(yòu)未出現相應的(de)報警信息進一(yi)步檢查發現，此(cǐ)軸爲垂直方向(xiàng)的軸，當X軸松開(kai)時主軸箱向下(xià)掉，造成了誤差(chà)。

　　故障處理：對機(jī)床的PLC邏輯控制(zhì)程序做了修改(gai)，即在X軸松開時(shi)，先把X軸使能加(jia)載，再把X軸松開(kai);而在X軸夾緊時(shí)，先把X軸夾緊後(hou)，再把使能去掉(diào)。調整後機床故(gù)障得以解決。

　　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(lì)式數控銑床，配(pei)備北京KND-10M系統。在(zai)點動或加工過(guò)程中，發現Z軸異(yì)常。

　　故障診斷：檢(jiǎn)查發現，Z軸上下(xià)移動不均勻且(qie)有噪聲，且存在(zài)一定間隙。電機(jī)啓動時，在點動(dong)方式下Z軸向上(shàng)運動存在不穩(wen)定的噪聲及受(shòu)力不均勻，且感(gǎn)覺電機抖動比(bǐ)較厲害;而向下(xia)運動時，就沒有(you)抖動得這麽明(míng)顯;停止時不抖(dǒu)動，在加工過程(cheng)中表現得比較(jiao)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(li)不均。但有一個(ge)問題要注意的(de)是，停止時不抖(dǒu)動，上下運動不(bu)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(dui)機械部分診斷(duan)，在診斷測試過(guò)程中沒有發現(xian)異常，在公差之(zhī)内。利用排除法(fǎ)則，餘下的隻有(you)皮帶問題了，在(zai)檢測皮帶時，發(fā)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(cè)出現不同程度(dù)的受損，很明顯(xian)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(cheng)受力不均。

　　故障(zhàng)處理：隻要将電(dian)機重裝，對準角(jiǎo)度，測量好距離(li)(電機與Z軸的軸(zhou)承)，皮帶兩邊(長(zhang)度)要均勻。這樣(yàng)，Z軸上下移動不(bu)均勻且有噪聲(shēng)及抖動現象就(jiù)消除了，Z軸加工(gong)恢複正常。

　　4.系統(tong)參數未優化，電(diàn)機運行異常

　　導(dao)緻加工精度異(yi)常系統參數主(zhu)要包括機床進(jìn)給單位，零點偏(piān)置，反向間隙等(deng)。例如Frank數控系統(tǒng)，其進給單位有(you)公制和英制兩(liang)種。在機床修理(li)過程中對于局(jú)部處理，常常影(yǐng)響到零點偏置(zhi)和間隙的變化(huà)，故障處理完畢(bì)後應作适時的(de)調整和修改;另(lìng)一方面，由于機(jī)械磨損嚴重或(huo)連接位松動也(ye)可能造成參數(shù)實測值的變化(huà)，需要對參數做(zuo)相應的修改才(cai)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(shi)數控銑床，配備(bèi)北京KND-10M系統。在加(jia)工過程中，發現(xian)X軸精度異常。

　　故(gu)障診斷：檢查發(fa)現X軸存在一定(dìng)間隙，且電機啓(qi)動時存在不穩(wen)定的現象。用手(shou)觸摸X軸電機時(shí)感覺電機拉動(dòng)比較厲害，停止(zhǐ)時拉動不明顯(xiǎn)，尤其是點動方(fang)式下比較明顯(xian)。分析認爲，故障(zhang)原因有兩點：一(yī)是絲杠反間隙(xi)很大;二是X軸電(diàn)機工作異常。

　　故(gù)障處理：利用KND-10M系(xì)統的參數功能(neng)，對電機進行調(diao)試。首先對存在(zai)的間隙進行補(bu)償，再調整伺服(fú)系統參數及脈(mò)沖抑制功能參(can)數，X軸電機的抖(dou)動消除，機床加(jia)工精度恢複正(zheng)常。

　　通過對數控(kong)機床加工精度(dù)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(xué)内容并滲透到(dao)生産實踐中，不(bú)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(sheng)實際操作能力(li)，運用知識分析(xi)和解決問題的(de)能力，達到技工(gong)學校教育教學(xué)的目标，使學生(shēng)成爲适應市場(chang)需求的實用型(xíng)人才。