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

數(shù)控機床(chuang)加工 精(jīng)度異常(chang)的原因(yīn)及解決(jué)方法

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

　　造成(chéng)加工精(jīng)度異常(chang)故障的(de)原因隐(yǐn)蔽性強(qiáng)，診斷難(nán)度比較(jiào)大。筆者(zhe)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(zhì)異常;軸(zhou)向的反(fǎn)向間隙(xì)異常;電(dian)機運行(hang)狀态異(yì)常，即電(diàn)氣及控(kòng)制部分(fen)異常;機(jī)械故障(zhang)，如絲杠(gang)，軸承，軸(zhou)聯器等(deng)部件。另(ling)外加工(gōng)程序的(de)編制，刀(dāo)具的選(xuǎn)擇及人(ren)爲因素(su)，也可能(neng)導緻加(jia)工精度(du)異常。金(jīn)屬加工(gong)微信，内(nei)容不錯(cuò)，值得關(guan)注。

　　二、數(shu)控機床(chuang)故障診(zhen)斷原則(zé)

　　1.先外部(bù)後内部(bu)數控機(jī)床是集(ji)機械，液(ye)壓，電氣(qì)爲一體(ti)的機床(chuang)，故其故(gu)障的發(fa)生也會(hui)由這三(san)者綜合(hé)反映出(chu)來。維修(xiu)人員應(ying)先由外(wai)向内逐(zhú)一進行(hang)排查，盡(jìn)量避免(miǎn)随意地(dì)啓封，拆(chai)卸，否則(zé)會擴大(dà)故障，使(shi)機床喪(sang)失精度(du)，降低性(xìng)能。

　　2.先機(ji)械後電(dian)氣一般(ban)來說，機(ji)械故障(zhàng)較易發(fā)覺，而數(shu)控系統(tǒng)故障的(de)診斷則(ze)難度較(jiào)大些。在(zai)故障檢(jiǎn)修之前(qián)，首先注(zhù)意排除(chu)機械性(xing)的故障(zhàng)，往往可(ke)達到事(shi)半功倍(bei)的效果(guǒ)。

　　3.先靜後(hòu)動先在(zai)機床斷(duan)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(xìng)故障後(hòu)，方可給(gei)機床通(tōng)電;在運(yun)行工況(kuàng)下，進行(hang)動态的(de)觀察，檢(jiǎn)驗和測(ce)試，查找(zhǎo)故障。

　　而(er)對破壞(huài)性故障(zhàng)，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(xiàn)多種故(gù)障互相(xiang)交織掩(yan)蓋，一時(shí)無從下(xià)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(ti)解決後(hòu)，難度大(dà)的問題(tí)也可能(neng)變得容(rong)易。

　　三、數(shù)控機床(chuang)故障診(zhěn)斷方法(fǎ)

　　1.直觀法(fa)(望聞問(wen)切)問-機(ji)床的故(gù)障現象(xiàng)，加工狀(zhuang)況等;看(kan)-CRT報警信(xin)息，報警(jǐng)指示燈(dēng)，電容器(qi)等元件(jian)變形煙(yān)熏燒焦(jiao)，保護器(qi)脫扣等(deng);聽-異常(chang)聲響;聞(wén)-電氣元(yuán)件焦糊(hu)味及其(qi)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(róng)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(you)時電池(chi)電壓不(bú)足，系統(tong)長期不(bu)通電或(huo)外部幹(gàn)擾都會(hui)使參數(shu)丢失或(huo)混亂，應(ying)根據故(gù)障特征(zhēng)，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(bù)分，還是(shi)伺服系(xì)統或機(jī)械部分(fen)造成的(de)，常采用(yòng)隔離法(fǎ)。

　　4.同類對(duì)調法用(yong)同功能(néng)的備用(yòng)闆替換(huàn)被懷疑(yí)有故障(zhàng)的模闆(pan)，或将功(gong)能相同(tong)的模闆(pan)或單元(yuan)相互交(jiao)換。

　　5.功能(neng)程序測(ce)試法将(jiāng)G，M，S，T，功能的(de)全部指(zhǐ)令編寫(xiě)一些小(xiǎo)程序，在(zai)診斷故(gu)障時運(yùn)行這些(xiē)程序，即(jí)可判斷(duàn)功能的(de)缺失。

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

　　1.機械故(gù)障導緻(zhi)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(gan)模具過(guo)程中，忽(hū)然發現(xiàn)Z軸進給(gei)異常，造(zao)成至少(shǎo)1mm的切削(xuē)誤差量(liang)(Z方向過(guo)切)。

　　故障(zhàng)診斷：調(diào)查中了(le)解到，故(gù)障是忽(hū)然發生(sheng)的。機床(chuáng)在點動(dòng)，在手動(dong)輸入數(shu)據方式(shi)操作下(xia)各個軸(zhou)運行正(zheng)常，且回(hui)參考點(diǎn)正常，無(wu)任何報(bao)警提示(shi)，電氣控(kòng)制部分(fèn)硬故障(zhàng)的可能(neng)性排除(chu)。應主要(yào)對以下(xia)幾個方(fang)面逐一(yi)進行檢(jiǎn)查。金屬(shu)加工微(wei)信，内容(rong)不錯，值(zhí)得關注(zhù)。

　　檢查機(jī)床精度(du)異常時(shí)正在運(yun)行的加(jiā)工程序(xu)段，特别(bie)是刀具(jù)長度補(bu)償，加工(gōng)坐标系(xi)(G54-G59)的校對(dui)和計算(suàn)。

　　在點動(dòng)方式下(xia)，反複運(yun)動Z軸，經(jīng)過視，觸(chù)，聽，對其(qí)運動狀(zhuang)态診斷(duàn)，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(míng)顯。由此(cǐ)判斷，機(jī)械方面(mian)可能存(cún)在隐患(huàn)。

　　檢查機(ji)床Z軸精(jīng)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(wèi)，即每變(biàn)化一步(bù)，電機進(jin)給0.1mm)，配合(hé)百分表(biao)觀察Z軸(zhou)的運動(dong)情況。在(zài)單向運(yun)動保持(chí)正常後(hou)作爲起(qǐ)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(yun)行良好(hǎo)，定位精(jīng)度也良(liang)好。而返(fǎn)回機床(chuang)實際運(yun)動位移(yí)的變化(hua)上，可以(yǐ)分爲四(si)個階段(duan)：(1)機床運(yùn)動距離(lí)d1>d=0.1mm(斜率大(da)于1);(2)表現(xian)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(dòng)，表現出(chū)标準的(de)反向間(jian)隙;(4)機床(chuáng)運動距(ju)離與脈(mo)沖器經(jīng)定數值(zhi)相等(斜(xié)率等于(yú)1)，恢複到(dao)機床的(de)正常運(yun)動。無論(lùn)怎樣對(dui)反向間(jiān)隙進行(hang)補償，其(qí)表現出(chu)的特征(zhēng)是：除了(le)(3)階段補(bu)償外，其(qí)他各段(duàn)變化依(yi)然存在(zài)，特别是(shi)(1)階段嚴(yán)重影響(xiang)到機床(chuáng)的加工(gong)精度。補(bu)償中發(fa)現，間隙(xi)補償越(yue)大，(1)階段(duàn)移動的(de)距離也(ye)越大。金(jīn)屬加工(gōng)微信，内(nei)容不錯(cuo)，值得關(guān)注。

　　分析(xī)上述檢(jiǎn)查認爲(wei)存在幾(ji)點可能(neng)原因：一(yī)是電機(ji)有異常(chang)，二是機(jī)械方面(miàn)有故障(zhàng)，三是絲(si)杠存在(zai)間隙。爲(wèi)了進一(yi)步診斷(duan)故障，将(jiang)電機和(hé)絲杠完(wán)全脫開(kai)，分别對(duì)電機和(hé)機械部(bù)分進行(hang)檢查。檢(jiǎn)查結果(guǒ)是電機(ji)運行正(zhèng)常;在對(duì)機械部(bu)分診斷(duan)中發現(xian)，用手盤(pan)動絲杠(gang)時，返回(hui)運動初(chu)始有很(hen)大的空(kōng)缺感。而(er)正常情(qíng)況下，應(yīng)該能感(gan)覺到軸(zhou)承有序(xù)而平滑(hua)的移動(dong)。

　　故障處(chu)理：經過(guò)拆卸檢(jiǎn)查發現(xiàn)該軸承(cheng)确實受(shou)損，且有(you)滾珠脫(tuō)落。更換(huan)後機床(chuáng)恢複正(zheng)常。

　　2.控制(zhì)邏輯不(bu)妥導緻(zhi)加工精(jīng)度異常(chang)

　　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(gōng)過程中(zhong)，發現該(gai)機床X軸(zhou)精度異(yi)常，精度(du)誤差小(xiao)爲0.008mm，大爲(wei)1.2mm.故障診(zhěn)斷：檢查(cha)中，機床(chuáng)已經按(an)照要求(qiú)設置了(le)G54工件坐(zuo)标系。在(zài)手動輸(shu)入數據(jù)方式操(cao)作下，以(yi)G54坐标系(xì)運行一(yī)段程序(xu)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(jī)床運行(hang)結束後(hòu)顯示器(qì)上顯示(shì)的機械(xiè)坐标值(zhi)爲(X軸)“-1025.243”，記(jì)錄下該(gāi)數值。然(rán)後在手(shou)動方式(shi)下，将機(jī)床點動(dòng)到其他(ta)任意位(wei)置，再次(cì)在手動(dòng)輸入數(shù)據方式(shì)操作下(xià)運行剛(gang)才的程(chéng)序段，待(dai)機床停(tíng)止後，發(fā)現此時(shi)機床坐(zuo)标數值(zhí)顯示爲(wèi)“-1024.891”，同上一(yī)次執行(háng)後的數(shù)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(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(shu)值都有(you)所不同(tong)(不穩定(ding))。金屬加(jia)工微信(xìn)，内容不(bú)錯，值得(dé)關注。用(yòng)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(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(zhou)重複定(ding)位誤差(chà)過大。對(dui)X軸的反(fǎn)向間隙(xi)及定位(wèi)精度進(jìn)行檢查(cha)，重新補(bǔ)償其誤(wù)差值，結(jie)果起不(bú)到任何(hé)作用。因(yin)此懷疑(yí)光栅尺(chi)及系統(tǒng)參數等(deng)有問題(ti)。但爲什(shí)麽産生(shēng)如此大(dà)的誤差(chà)，卻又未(wei)出現相(xiang)應的報(bào)警信息(xī)進一步(bu)檢查發(fā)現，此軸(zhóu)爲垂直(zhi)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(chuáng)的PLC邏輯(jí)控制程(chéng)序做了(le)修改，即(jí)在X軸松(song)開時，先(xiān)把X軸使(shi)能加載(zǎi)，再把X軸(zhou)松開;而(ér)在X軸夾(jia)緊時，先(xian)把X軸夾(jia)緊後，再(zai)把使能(neng)去掉。調(diào)整後機(ji)床故障(zhang)得以解(jiě)決。

　　3.機床(chuang)位置問(wen)題導緻(zhì)加工精(jing)度異常(cháng)

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

　　故障診(zhěn)斷：檢查(cha)發現，Z軸(zhou)上下移(yí)動不均(jun1)勻且有(you)噪聲，且(qie)存在一(yī)定間隙(xì)。電機啓(qi)動時，在(zai)點動方(fang)式下Z軸(zhou)向上運(yun)動存在(zai)不穩定(dìng)的噪聲(sheng)及受力(lì)不均勻(yun)，且感覺(jiao)電機抖(dou)動比較(jiao)厲害;而(er)向下運(yùn)動時，就(jiù)沒有抖(dǒu)動得這(zhè)麽明顯(xiǎn);停止時(shí)不抖動(dong)，在加工(gong)過程中(zhōng)表現得(de)比較明(míng)顯。分析(xi)認爲，故(gu)障原因(yīn)有三點(dian)：一是絲(si)杠反向(xiàng)間隙很(hen)大;二是(shi)Z軸電機(jī)工作異(yi)常;三是(shi)皮帶輪(lún)受損至(zhi)受力不(bú)均。但有(yǒu)一個問(wen)題要注(zhù)意的是(shi)，停止時(shi)不抖動(dòng)，上下運(yùn)動不均(jun)勻，所以(yi)電機工(gōng)作異常(cháng)這個問(wen)題可以(yǐ)排除。金(jīn)屬加工(gōng)微信，内(nei)容不錯(cuo)，值得關(guan)注。因此(ci)先對機(jī)械部分(fèn)診斷，在(zai)診斷測(cè)試過程(cheng)中沒有(yǒu)發現異(yi)常，在公(gōng)差之内(nei)。利用排(pái)除法則(zé)，餘下的(de)隻有皮(pi)帶問題(tí)了，在檢(jian)測皮帶(dài)時，發覺(jiào)這條皮(pi)帶剛換(huàn)不久，但(dan)在細心(xin)檢測皮(pí)帶時，發(fa)現皮帶(dai)内側出(chū)現不同(tóng)程度的(de)受損，很(hěn)明顯是(shi)受力不(bu)均所至(zhì)，是什麽(me)原因造(zào)成的呢(ne)在診斷(duan)中發現(xian)電機放(fàng)置有問(wèn)題，即裝(zhuang)夾的角(jiǎo)度位置(zhi)不對稱(chēng)造成受(shou)力不均(jun1)。

　　故障處(chu)理：隻要(yao)将電機(jī)重裝，對(duì)準角度(dù)，測量好(hao)距離(電(diàn)機與Z軸(zhou)的軸承(chéng))，皮帶兩(liang)邊(長度(du))要均勻(yun)。這樣，Z軸(zhóu)上下移(yi)動不均(jun1)勻且有(you)噪聲及(ji)抖動現(xiàn)象就消(xiao)除了，Z軸(zhóu)加工恢(hui)複正常(cháng)。

　　4.系統參(cān)數未優(you)化，電機(jī)運行異(yì)常

　　導緻(zhi)加工精(jing)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(li)如Frank數控(kong)系統，其(qí)進給單(dan)位有公(gong)制和英(ying)制兩種(zhǒng)。在機床(chuang)修理過(guo)程中對(dui)于局部(bù)處理，常(chang)常影響(xiǎng)到零點(dian)偏置和(hé)間隙的(de)變化，故(gù)障處理(lǐ)完畢後(hòu)應作适(shi)時的調(diao)整和修(xiū)改;另一(yī)方面，由(you)于機械(xie)磨損嚴(yan)重或連(lian)接位松(song)動也可(kě)能造成(chéng)參數實(shi)測值的(de)變化，需(xu)要對參(cān)數做相(xiang)應的修(xiū)改才能(néng)滿足機(ji)床加工(gong)精度的(de)要求。

　　故(gu)障現象(xiàng)：一台杭(háng)州産的(de)立式數(shu)控銑床(chuang)，配備北(běi)京KND-10M系統(tong)。在加工(gong)過程中(zhōng)，發現X軸(zhou)精度異(yi)常。

　　故障(zhàng)診斷：檢(jiǎn)查發現(xiàn)X軸存在(zài)一定間(jiān)隙，且電(dian)機啓動(dòng)時存在(zai)不穩定(dìng)的現象(xiàng)。用手觸(chu)摸X軸電(diàn)機時感(gan)覺電機(ji)拉動比(bi)較厲害(hài)，停止時(shí)拉動不(bú)明顯，尤(you)其是點(dian)動方式(shi)下比較(jiao)明顯。分(fen)析認爲(wei)，故障原(yuan)因有兩(liang)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(li)用KND-10M系統(tong)的參數(shu)功能，對(dui)電機進(jìn)行調試(shi)。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(gong)能參數(shù)，X軸電機(jī)的抖動(dòng)消除，機(jī)床加工(gong)精度恢(huī)複正常(chang)。

　　通過對(duì)數控機(jī)床加工(gōng)精度異(yi)常故障(zhàng)診斷和(he)處理方(fang)法的探(tàn)讨，把實(shí)習生産(chan)中所遇(yù)到的實(shi)際問題(tí)及解決(jue)方法加(jiā)以歸納(na)，充實了(le)教學内(nei)容并滲(shèn)透到生(shēng)産實踐(jian)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(shi)際操作(zuo)能力，運(yun)用知識(shi)分析和(hé)解決問(wen)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(chéng)爲适應(yīng)市場需(xū)求的實(shí)用型人(ren)才。