數(shù)控機床加工精度異常故障的維護

菲力四達

系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動、機械故障、機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常,、機床位置環(huán)異�,；蚩刂七壿嫴煌祝�是生產(chǎn)中數(shù)控機床加工精度異常故障的常見原因,，找出相關(guān)故障點并進行處理,，機床均可恢復正常。

1 s7 [: }8 j# S- D$ K3 C6 o　　生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障,。此類故障隱蔽性強,、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有五個方面:（1）機床進給單位被改動或變化,。（2）機床各軸的零點偏置(NULL OFFSET)異常,。（3）軸向的反向間隙(BACKLASH)異常。（4）電機運行狀態(tài)異常,，即電氣及控制部分故障,。（5）機械故障，如絲桿,、軸承,、軸聯(lián)器等部件。此外,，加工程序的編制,、刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常,。  

　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動  
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　　系統(tǒng)參數(shù)主要包括機床進給單位,、零點偏置、反向間隙等等,。例如SIEMENS,、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進給單位有公制和英制兩種,。機床修理過程中某些處理,，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢應(yīng)作適時地調(diào)整和修改,；另一方面,，由于機械磨損嚴重或連結(jié)松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿足機床加工精度的要求,。  

3 I2 L+ c3 A1 h, V" _( g# I* E　　2.機械故障導致的加工精度異常  
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　　一臺THM6350臥式加工中心,，采用FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機葉片的過程中,，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進給異常,，造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切),。調(diào)查中了解到：故障是突然發(fā)生的。機床在點動,、MDI操作方式下各軸運行正常,，且回參考點正常；無任何報警提示,，電氣控制部分硬故障的可能性排除,。分析認為，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進行檢查,。  

1 J+ _: l" s+ N0 V6 }2 s�,。�1）檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償,、加工坐標系(G54～G59)的校對及計算,。  
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8 O/ \  a) L3 g. l/ c. i) m$ w　（2）在點動方式下,，反復運動Z軸,，經(jīng)過視、觸,、聽對其運動狀態(tài)診斷,，發(fā)現(xiàn)Z向運動聲音異常，特別是快速點動,，噪聲更加明顯,。由此判斷，機械方面可能存在隱患,。  

�,。�3）檢查機床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動Z軸,，（將手脈倍率定為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,。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，手脈每變化一步,，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(斜率大于1);②表現(xiàn)出為d=0.1mm＞d2＞d3(斜率小于1)；③機床機構(gòu)實際未移動,，表現(xiàn)出最標準的反向間隙,；④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復到機床的正常運動,。  

　　無論怎樣對反向間隙(參數(shù)1851)進行補償,，其表現(xiàn)出的特征是：除第③階段能夠補償外，其他各段變化仍然存在,，特別是第①階段嚴重影響到機床的加工精度,。補償中發(fā)現(xiàn)，間隙補償越大,，第①段的移動距離也越大,。  

　　分析上述檢查認為存在幾點可能原因：一是電機有異常；二是機械方面有故障,；三是存在一定的間隙,。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,。電機運行正常；在對機械部分診斷中發(fā)現(xiàn),，用手盤動絲杠時,，返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下,，應(yīng)能感覺到軸承有序而平滑的移動,。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落,。更換后機床恢復正常,。  
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) H" F3 T* i) I6 M6 E　　3.機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常  

" w" k% s+ B# w' q1 q% C9 X: {　　一臺數(shù)控立式銑床，配置FANUC 0-MJ數(shù)控系統(tǒng),。在加工過程中,，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙,，且電機啟動時存在不穩(wěn)定現(xiàn)象,。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重，啟停時不太明顯,，JOG方式下較明顯,。  
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分析認為，故障原因有兩點,，一是機械反向間隙較大,；二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能,，對電機進行調(diào)試,。首先對存在的間隙進行了補償,；調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機的抖動消除,，機床加工精度恢復正常,。  
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　　4.機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥  
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+ X8 S1 }8 t8 f& [　　一臺TH61140鏜銑床加工中心,，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 18i,，全閉環(huán)控制方式。加工過程中,，發(fā)現(xiàn)該機床Y軸精度異常,，精度誤差最小在0.006mm左右，最大誤差可達到1.400mm,。檢查中,，機床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標系。在MDI方式下,，以G54坐標系運行一段程序即“G90 G54 Y80 F100,；M30；”,，待機床運行結(jié)束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”,，記錄下該值。然后在手動方式下,，將機床Y軸點動到其他任意位置,，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機床停止后,，發(fā)現(xiàn)此時機床機械坐標數(shù)顯值為“-1046.992”,，同第一次執(zhí)行后的數(shù)顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法,，將Y軸點動到不同的位置,，反復執(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定,。用百分表對Y軸進行檢測,，發(fā)現(xiàn)機械位置實際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大,。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細檢查,，重新作補償，均無效果,。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問題,，但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應(yīng)的報警信息呢,？進一步檢查發(fā)現(xiàn),，該軸為垂直方向的軸,，當 Y軸松開時，主軸箱向下掉,，造成了超差,。  
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. J9 X( E" _( S' \; x6 K　　對機床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時,，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開,；而在夾緊時,，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉,。調(diào)整后機床故障得以解決,。