2025/12/01 10:32:54 人氣（4310）
數(shù)控機床加工(gōng) 精度異常的(de)原因及解決(jué)方法
一、造成(cheng)加工精度異(yi)常故障的原(yuan)因
造成加工(gōng)精度異常故(gù)障的原因隐(yǐn)蔽性強，診斷(duàn)難度比較大(da)。筆者根據多(duō)年實踐經驗(yàn)，歸納出五個(gè)主要原因：機(jī)床進給單位(wei)被改動或變(biàn)化;機床各個(gè)軸的零點偏(piān)置異常;軸向(xiàng)的反向間隙(xi)異常;電機運(yùn)行狀态異常(cháng)，即電氣及控(kong)制部分異常(chang);機械故障，如(rú)絲杠，軸承，軸(zhóu)聯器等部件(jian)。另外加工程(chéng)序的編制，刀(dāo)具的選擇及(ji)人爲因素，也(yě)可能導緻加(jiā)工精度異常(cháng)。金屬加工微(wei)信，内容不錯(cuo)，值得關注。
2.先機(ji)械後電氣一(yi)般來說，機械(xiè)故障較易發(fā)覺，而數控系(xi)統故障的診(zhěn)斷則難度較(jiào)大些。在故障(zhang)檢修之前，首(shǒu)先注意排除(chu)機械性的故(gù)障，往往可達(da)到事半功倍(bei)的效果。
3.先靜(jing)後動先在機(ji)床斷電的靜(jing)止狀态下，通(tōng)過了解，觀察(chá)，測試，分析，确(què)認爲非破壞(huài)性故障後，方(fāng)可給機床通(tōng)電;在運行工(gōng)況下，進行動(dong)态的觀察，檢(jian)驗和測試，查(chá)找故障。
而對(duì)破壞性故障(zhàng)，必須先排除(chu)危險後，方可(ke)通電。
三、數控機床(chuang)故障診斷方(fang)法
2.參數檢查(cha)法參數通常(chang)是存放在RAM中(zhōng)，有時電池電(dian)壓不足，系統(tong)長期不通電(diàn)或外部幹擾(rǎo)都會使參數(shù)丢失或混亂(luan)，應根據故障(zhàng)特征，檢查和(he)校對有關參(cān)數。
3.隔離法一(yi)些故障，難以(yǐ)區分是數控(kong)部分，還是伺(si)服系統或機(ji)械部分造成(chéng)的，常采用隔(ge)離法。
4.同類對(dui)調法用同功(gong)能的備用闆(pǎn)替換被懷疑(yí)有故障的模(mó)闆，或将功能(néng)相同的模闆(pan)或單元相互(hu)交換。
5.功能程(chéng)序測試法将(jiāng)G，M，S，T，功能的全部(bù)指令編寫一(yī)些小程序，在(zai)診斷故障時(shí)運行這些程(cheng)序，即可判斷(duàn)功能的缺失(shī)。
四、加工精度(du)異常故障診(zhen)斷和處理實(shí)例
故障診(zhěn)斷：調查中了(le)解到，故障是(shi)忽然發生的(de)。機床在點動(dong)，在手動輸入(rù)數據方式操(cāo)作下各個軸(zhou)運行正常，且(qiě)回參考點正(zheng)常，無任何報(bào)警提示，電氣(qi)控制部分硬(ying)故障的可能(neng)性排除。應主(zhu)要對以下幾(jǐ)個方面逐一(yi)進行檢查。金(jīn)屬加工微信(xin)，内容不錯，值(zhi)得關注。
檢查(chá)機床精度異(yì)常時正在運(yun)行的加工程(chéng)序段，特别是(shi)刀具長度補(bu)償，加工坐标(biao)系(G54-G59)的校對和(hé)計算。
在點動(dòng)方式下，反複(fú)運動Z軸，經過(guò)視，觸，聽，對其(qí)運動狀态診(zhěn)斷，發現Z向運(yùn)動噪音異常(cháng)，特别是快速(su)點動，噪音更(gèng)加明顯。由此(ci)判斷，機械方(fāng)面可能存在(zài)隐患。
檢查機(ji)床Z軸精度。用(yòng)手搖脈沖發(fa)生器移動Z軸(zhóu)，(将其倍率定(ding)爲1×100的擋位，即(ji)每變化一步(bu)，電機進給0.1mm)，配(pèi)合百分表觀(guan)察Z軸的運動(dong)情況。在單向(xiang)運動保持正(zhèng)常後作爲起(qi)始點的正向(xiang)運動，脈沖器(qi)每變化一步(bu)，機床Z軸運動(dòng)的實際距離(li)d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機運(yun)行良好，定位(wei)精度也良好(hao)。而返回機床(chuang)實際運動位(wei)移的變化上(shàng)，可以分爲四(si)個階段：(1)機床(chuáng)運動距離d1>d=0.1mm(斜(xie)率大于1);(2)表現(xiàn)出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜率小(xiao)于1);(3)機床機構(gòu)實際沒移動(dòng)，表現出标準(zhun)的反向間隙(xi);(4)機床運動距(ju)離與脈沖器(qì)經定數值相(xiang)等(斜率等于(yú)1)，恢複到機床(chuáng)的正常運動(dong)。無論怎樣對(duì)反向間隙進(jìn)行補償，其表(biǎo)現出的特征(zheng)是：除了(3)階段(duàn)補償外，其他(tā)各段變化依(yi)然存在，特别(bié)是(1)階段嚴重(zhong)影響到機床(chuang)的加工精度(du)。補償中發現(xian)，間隙補償越(yue)大，(1)階段移動(dong)的距離也越(yuè)大。金屬加工(gong)微信，内容不(bú)錯，值得關注(zhu)。
分析上述檢(jian)查認爲存在(zai)幾點可能原(yuán)因：一是電機(ji)有異常，二是(shi)機械方面有(yǒu)故障，三是絲(sī)杠存在間隙(xì)。爲了進一步(bù)診斷故障，将(jiāng)電機和絲杠(gàng)完全脫開，分(fèn)别對電機和(he)機械部分進(jìn)行檢查。檢查(cha)結果是電機(jī)運行正常;在(zài)對機械部分(fèn)診斷中發現(xiàn)，用手盤動絲(sī)杠時，返回運(yun)動初始有很(hen)大的空缺感(gǎn)。而正常情況(kuang)下，應該能感(gan)覺到軸承有(you)序而平滑的(de)移動。
故障處(chu)理：經過拆卸(xie)檢查發現該(gāi)軸承确實受(shou)損，且有滾珠(zhū)脫落。更換後(hou)機床恢複正(zhèng)常。
2.控制邏輯(jí)不妥導緻加(jia)工精度異常(cháng)
故障現象：一(yī)台上海機床(chuang)廠家生産的(de)加工中心，系(xì)統是Frank.加工過(guò)程中，發現該(gai)機床X軸精度(du)異常，精度誤(wu)差小爲0.008mm，大爲(wèi)1.2mm.故障診斷：檢(jiǎn)查中，機床已(yǐ)經按照要求(qiú)設置了G54工件(jiàn)坐标系。在手(shou)動輸入數據(ju)方式操作下(xia)，以G54坐标系運(yùn)行一段程序(xù)即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機床運(yun)行結束後顯(xiǎn)示器上顯示(shi)的機械坐标(biāo)值爲(X軸)“-1025.243”，記錄(lu)下該數值。然(ran)後在手動方(fāng)式下，将機床(chuang)點動到其他(ta)任意位置，再(zài)次在手動輸(shū)入數據方式(shì)操作下運行(háng)剛才的程序(xù)段，待機床停(tíng)止後，發現此(ci)時機床坐标(biao)數值顯示爲(wèi)“-1024.891”，同上一次執(zhi)行後的數值(zhí)比較相差了(le)0.352mm.按照同樣的(de)方法，将X軸點(diǎn)動移動到不(bu)同的位置，反(fǎn)複執行該程(chéng)序段，而顯示(shi)器上顯示的(de)數值都有所(suo)不同(不穩定(ding))。金屬加工微(wei)信，内容不錯(cuo)，值得關注。用(yong)百分表對X軸(zhou)進行仔細檢(jiǎn)查，發現機械(xie)位置實際誤(wù)差同數字顯(xian)示出來的誤(wù)差基本一緻(zhi)，從而認爲故(gù)障原因爲X軸(zhou)重複定位誤(wu)差過大。對X軸(zhóu)的反向間隙(xi)及定位精度(dù)進行檢查，重(zhong)新補償其誤(wù)差值，結果起(qǐ)不到任何作(zuò)用。因此懷疑(yi)光栅尺及系(xi)統參數等有(yǒu)問題。但爲什(shí)麽産生如此(cǐ)大的誤差，卻(que)又未出現相(xiang)應的報警信(xìn)息進一步檢(jian)查發現，此軸(zhóu)爲垂直方向(xiàng)的軸，當X軸松(song)開時主軸箱(xiang)向下掉，造成(chéng)了誤差。
故障(zhang)處理：對機床(chuáng)的PLC邏輯控制(zhì)程序做了修(xiu)改，即在X軸松(sōng)開時，先把X軸(zhou)使能加載，再(zai)把X軸松開;而(er)在X軸夾緊時(shi)，先把X軸夾緊(jǐn)後，再把使能(néng)去掉。調整後(hou)機床故障得(de)以解決。
3.機床(chuáng)位置問題導(dǎo)緻加工精度(du)異常
故障現(xiàn)象：一台杭州(zhou)産的立式數(shu)控銑床，配備(bei)北京KND-10M系統。在(zai)點動或加工(gōng)過程中，發現(xiàn)Z軸異常。
故障(zhang)診斷：檢查發(fa)現，Z軸上下移(yi)動不均勻且(qiě)有噪聲，且存(cún)在一定間隙(xì)。電機啓動時(shí)，在點動方式(shì)下Z軸向上運(yùn)動存在不穩(wěn)定的噪聲及(ji)受力不均勻(yún)，且感覺電機(jī)抖動比較厲(li)害;而向下運(yùn)動時，就沒有(yǒu)抖動得這麽(me)明顯;停止時(shi)不抖動，在加(jiā)工過程中表(biao)現得比較明(míng)顯。分析認爲(wei)，故障原因有(yǒu)三點：一是絲(sī)杠反向間隙(xi)很大;二是Z軸(zhou)電機工作異(yì)常;三是皮帶(dài)輪受損至受(shòu)力不均。但有(yǒu)一個問題要(yào)注意的是，停(ting)止時不抖動(dong)，上下運動不(bú)均勻，所以電(dian)機工作異常(cháng)這個問題可(kě)以排除。金屬(shu)加工微信，内(nèi)容不錯，值得(de)關注。因此先(xian)對機械部分(fèn)診斷，在診斷(duan)測試過程中(zhōng)沒有發現異(yì)常，在公差之(zhī)内。利用排除(chú)法則，餘下的(de)隻有皮帶問(wèn)題了，在檢測(ce)皮帶時，發覺(jiao)這條皮帶剛(gang)換不久，但在(zai)細心檢測皮(pí)帶時，發現皮(pi)帶内側出現(xiàn)不同程度的(de)受損，很明顯(xian)是受力不均(jun)所至，是什麽(me)原因造成的(de)呢在診斷中(zhong)發現電機放(fang)置有問題，即(ji)裝夾的角度(dù)位置不對稱(chēng)造成受力不(bu)均。
故障處理(li)：隻要将電機(ji)重裝，對準角(jiǎo)度，測量好距(ju)離(電機與Z軸(zhóu)的軸承)，皮帶(dài)兩邊(長度)要(yao)均勻。這樣，Z軸(zhóu)上下移動不(bu)均勻且有噪(zao)聲及抖動現(xiàn)象就消除了(le)，Z軸加工恢複(fu)正常。
4.系統參(can)數未優化，電(diàn)機運行異常(cháng)
導緻加工精(jīng)度異常系統(tong)參數主要包(bao)括機床進給(gěi)單位，零點偏(pian)置，反向間隙(xi)等。例如Frank數控(kong)系統，其進給(gěi)單位有公制(zhì)和英制兩種(zhong)。在機床修理(lǐ)過程中對于(yú)局部處理，常(cháng)常影響到零(líng)點偏置和間(jian)隙的變化，故(gu)障處理完畢(bi)後應作适時(shi)的調整和修(xiū)改;另一方面(mian)，由于機械磨(mo)損嚴重或連(lián)接位松動也(ye)可能造成參(cān)數實測值的(de)變化，需要對(duì)參數做相應(yīng)的修改才能(neng)滿足機床加(jia)工精度的要(yào)求。
故障現象(xiang)：一台杭州産(chǎn)的立式數控(kòng)銑床，配備北(bei)京KND-10M系統。在加(jia)工過程中，發(fa)現X軸精度異(yi)常。
故障診斷(duan)：檢查發現X軸(zhóu)存在一定間(jian)隙，且電機啓(qǐ)動時存在不(bú)穩定的現象(xiang)。用手觸摸X軸(zhou)電機時感覺(jiao)電機拉動比(bi)較厲害，停止(zhi)時拉動不明(ming)顯，尤其是點(diǎn)動方式下比(bi)較明顯。分析(xī)認爲，故障原(yuán)因有兩點：一(yī)是絲杠反間(jiān)隙很大;二是(shì)X軸電機工作(zuo)異常。
故障處(chu)理：利用KND-10M系統(tǒng)的參數功能(néng)，對電機進行(hang)調試。首先對(dui)存在的間隙(xì)進行補償，再(zài)調整伺服系(xi)統參數及脈(mò)沖抑制功能(néng)參數，X軸電機(jī)的抖動消除(chu)，機床加工精(jing)度恢複正常(chang)。
通過對數控(kong)機床加工精(jing)度異常故障(zhang)診斷和處理(lǐ)方法的探讨(tao)，把實習生産(chan)中所遇到的(de)實際問題及(jí)解決方法加(jiā)以歸納，充實(shí)了教學内容(róng)并滲透到生(shēng)産實踐中，不(bú)但讓學生掌(zhǎng)握了解決問(wèn)題的方法，更(geng)重要的是培(pei)養了學生實(shi)際操作能力(li)，運用知識分(fèn)析和解決問(wèn)題的能力，達(da)到技工學校(xiào)教育教學的(de)目标，使學生(sheng)成爲适應市(shi)場需求的實(shí)用型人才。