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)異常或控制邏輯不妥,，是生產中數(shù)控機床加工精度異常故障的常見原因,，找出相關故障點并進行處理，機床均可恢復正常,。
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( ?; b4 L7 [* h! h; D; O( Y　　生產中經常會遇到數(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,。  
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6 x* X$ N: Q6 G1 {7 D　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動  
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- W2 P' t9 k. ^6 S　　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，故障處理完畢應作適時地調整和修改,；另一方面,，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求,。  

4 {5 d' n2 I. {4 a: v+ Z# k6 S　　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,，主要應對以下幾方面逐一進行檢查,。  
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# L0 U% \3 ?- W　（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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7 j' I1 o* `$ n�,。�2）在點動方式下,，反復運動Z軸，經過視,、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,。  

9 [+ x; K; @  ]; e( t　（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,。  
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+ ^  {. t  A7 [5 L2 {$ s　　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,。  
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( k% a- ]8 u8 X; }. `& E　　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,，應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經拆檢發(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。  

　　3.機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常  

7 w# J3 G% {5 U7 d& I1 o& j　　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,。  

8 v1 a8 V+ m8 x" g& b( j4 [+ o9 e# M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,，對電機進行調試,。首先對存在的間隙進行了補償；調整伺服增益參數(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�,；蚩刂七壿嫴煌�  
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　　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，機床已經按照要求設置了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,，但為什么產生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應的報警信息呢,？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。  

; ]2 p# B, A0 O　　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,。調整后機床故障得以解決,。