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數控機床加工精度異常的原因及解決方法

作者: 來源: 日期:2018/12/27 10:32:54 人氣:2408

數控機床加工精度異常的原因及解決方法

  一、造成加工精度異常故障的原因

  造成加工精度異常故障的原因隱蔽性強,診斷難度比較大。筆者根據多年實踐經驗,歸納出五個主要原因:機床進給單位被改動或變化;機床各個軸的零點偏置異常;軸向的反向間隙異常;電機運行狀態異常,即電氣及控製部分異常;機械故障,如絲杠,軸承,軸聯器等部件。另外加工程序的編製,刀具的選擇及人為因素,也可能導致加工精度異常。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。

  二、數控機床故障診斷原則

  1.先外部後內部數控機床是集機械,液壓,電氣為一體的機床,故其故障的發生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應先由外向內逐一進行排查,盡量避免隨意地啟封,拆卸,否則會擴大故障,使機床喪失精度,降低性能。

  2.先機械後電氣一般來說,機械故障較易發覺,而數控係統故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前,首先注意排除機械性的故障,往往可達到事半功倍的效果。

  3.先靜後動先在機床斷電的靜止狀態下,通過了解,觀察,測試,分析,確認為非破壞性故障後,方可給機床通電;在運行工況下,進行動態的觀察,檢驗和測試,查找故障。

  而對破壞性故障,必須先排除危險後,方可通電。

  4.先簡單後複雜當出現多種故障互相交織掩蓋,一時無從下手時,應先解決容易的問題,後解決難度較大的問題。往往簡單問題解決後,難度大的問題也可能變得容易。

數控機床加工

  三、數控機床故障診斷方法

  1.直觀法(望聞問切)問-機床的故障現象,加工狀況等;看-CRT報警信息,報警指示燈,電容器等元件變形煙熏燒焦,保護器脫扣等;聽-異常聲響;聞-電氣元件焦糊味及其它異味;摸-發熱,振動,接觸不良等。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。

  2.參數檢查法參數通常是存放在RAM中,有時電池電壓不足,係統長期不通電或外部幹擾都會使參數丟失或混亂,應根據故障特征,檢查和校對有關參數。

  3.隔離法一些故障,難以區分是數控部分,還是伺服係統或機械部分造成的,常采用隔離法。

  4.同類對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板,或將功能相同的模板或單元相互交換。

  5.功能程序測試法將G,M,S,T,功能的全部指令編寫一些小程序,在診斷故障時運行這些程序,即可判斷功能的缺失。

  四、加工精度異常故障診斷和處理實例

  1.機械故障導致加工精度異常故障現象:一台SV-1000立式加工中心,采用Frank係統。在加工連杆模具過程中,忽然發現Z軸進給異常,造成至少1mm的切削誤差量(Z方向過切)。

  故障診斷:調查中了解到,故障是忽然發生的。機床在點動,在手動輸入數據方式操作下各個軸運行正常,且回參考點正常,無任何報警提示,電氣控製部分硬故障的可能性排除。應主要對以下幾個方麵逐一進行檢查。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。

  檢查機床精度異常時正在運行的加工程序段,特別是刀具長度補償,加工坐標係(G54-G59)的校對和計算。

  在點動方式下,反複運動Z軸,經過視,觸,聽,對其運動狀態診斷,發現Z向運動噪音異常,特別是快速點動,噪音更加明顯。由此判斷,機械方麵可能存在隱患。

  檢查機床Z軸精度。用手搖脈衝發生器移動Z軸,(將其倍率定為1×100的擋位,即每變化一步,電機進給0.1mm),配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動保持正常後作為起始點的正向運動,脈衝器每變化一步,機床Z軸運動的實際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm,說明電機運行良好,定位精度也良好。而返回機床實際運動位移的變化上,可以分為四個階段:(1)機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大於1);(2)表現出為d1=0.1mm>d2>d3(斜率小於1);(3)機床機構實際沒移動,表現出標準的反向間隙;(4)機床運動距離與脈衝器經定數值相等(斜率等於1),恢複到機床的正常運動。無論怎樣對反向間隙進行補償,其表現出的特征是:除了(3)階段補償外,其他各段變化依然存在,特別是(1)階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現,間隙補償越大,(1)階段移動的距離也越大。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。

  分析上述檢查認為存在幾點可能原因:一是電機有異常,二是機械方麵有故障,三是絲杠存在間隙。為了進一步診斷故障,將電機和絲杠完全脫開,分別對電機和機械部分進行檢查。檢查結果是電機運行正常;在對機械部分診斷中發現,用手盤動絲杠時,返回運動初始有很大的空缺感。而正常情況下,應該能感覺到軸承有序而平滑的移動。

  故障處理:經過拆卸檢查發現該軸承確實受損,且有滾珠脫落。更換後機床恢複正常。

  2.控製邏輯不妥導致加工精度異常

  故障現象:一台上海機床廠家生產的加工中心,係統是Frank.加工過程中,發現該機床X軸精度異常,精度誤差小為0.008mm,大為1.2mm.故障診斷:檢查中,機床已經按照要求設置了G54工件坐標係。在手動輸入數據方式操作下,以G54坐標係運行一段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”,待機床運行結束後顯示器上顯示的機械坐標值為(X軸)“-1025.243”,記錄下該數值。然後在手動方式下,將機床點動到其他任意位置,再次在手動輸入數據方式操作下運行剛才的程序段,待機床停止後,發現此時機床坐標數值顯示為“-1024.891”,同上一次執行後的數值比較相差了0.352mm.按照同樣的方法,將X軸點動移動到不同的位置,反複執行該程序段,而顯示器上顯示的數值都有所不同(不穩定)。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。用百分表對X軸進行仔細檢查,發現機械位置實際誤差同數字顯示出來的誤差基本一致,從而認為故障原因為X軸重複定位誤差過大。對X軸的反向間隙及定位精度進行檢查,重新補償其誤差值,結果起不到任何作用。因此懷疑光柵尺及係統參數等有問題。但為什麽產生如此大的誤差,卻又未出現相應的報警信息進一步檢查發現,此軸為垂直方向的軸,當X軸鬆開時主軸箱向下掉,造成了誤差。

  故障處理:對機床的PLC邏輯控製程序做了修改,即在X軸鬆開時,先把X軸使能加載,再把X軸鬆開;而在X軸夾緊時,先把X軸夾緊後,再把使能去掉。調整後機床故障得以解決。

  3.機床位置問題導致加工精度異常

  故障現象:一台杭州產的立式數控銑床,配備北京KND-10M係統。在點動或加工過程中,發現Z軸異常。

  故障診斷:檢查發現,Z軸上下移動不均勻且有噪聲,且存在一定間隙。電機啟動時,在點動方式下Z軸向上運動存在不穩定的噪聲及受力不均勻,且感覺電機抖動比較厲害;而向下運動時,就沒有抖動得這麽明顯;停止時不抖動,在加工過程中表現得比較明顯。分析認為,故障原因有三點:一是絲杠反向間隙很大;二是Z軸電機工作異常;三是皮帶輪受損至受力不均。但有一個問題要注意的是,停止時不抖動,上下運動不均勻,所以電機工作異常這個問題可以排除。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。因此先對機械部分診斷,在診斷測試過程中沒有發現異常,在公差之內。利用排除法則,餘下的隻有皮帶問題了,在檢測皮帶時,發覺這條皮帶剛換不久,但在細心檢測皮帶時,發現皮帶內側出現不同程度的受損,很明顯是受力不均所至,是什麽原因造成的呢在診斷中發現電機放置有問題,即裝夾的角度位置不對稱造成受力不均。

  故障處理:隻要將電機重裝,對準角度,測量好距離(電機與Z軸的軸承),皮帶兩邊(長度)要均勻。這樣,Z軸上下移動不均勻且有噪聲及抖動現象就消除了,Z軸加工恢複正常。

  4.係統參數未優化,電機運行異常

  導致加工精度異常係統參數主要包括機床進給單位,零點偏置,反向間隙等。例如Frank數控係統,其進給單位有公製和英製兩種。在機床修理過程中對於局部處理,常常影響到零點偏置和間隙的變化,故障處理完畢後應作適時的調整和修改;另一方麵,由於機械磨損嚴重或連接位鬆動也可能造成參數實測值的變化,需要對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。

  故障現象:一台杭州產的立式數控銑床,配備北京KND-10M係統。在加工過程中,發現X軸精度異常。

  故障診斷:檢查發現X軸存在一定間隙,且電機啟動時存在不穩定的現象。用手觸摸X軸電機時感覺電機拉動比較厲害,停止時拉動不明顯,尤其是點動方式下比較明顯。分析認為,故障原因有兩點:一是絲杠反間隙很大;二是X軸電機工作異常。

  故障處理:利用KND-10M係統的參數功能,對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償,再調整伺服係統參數及脈衝抑製功能參數,X軸電機的抖動消除,機床加工精度恢複正常。

  通過對數控機床加工精度異常故障診斷和處理方法的探討,把實習生產中所遇到的實際問題及解決方法加以歸納,充實了教學內容並滲透到生產實踐中,不但讓學生掌握了解決問題的方法,更重要的是培養了學生實際操作能力,運用知識分析和解決問題的能力,達到技工學校教育教學的目標,使學生成為適應市場需求的實用型人才。

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