數(shù)控機(jī)床加工精度異常故障的維護(hù)

菲力四達(dá) · 發(fā)表于 2008-9-18 22:06:17

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

　　生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障,。此類故障隱蔽性強(qiáng)、診斷難度大,。導(dǎo)致此類故障的原因主要有五個(gè)方面:（1）機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化,。（2）機(jī)床各軸的零點(diǎn)偏置(NULL OFFSET)異常。（3）軸向的反向間隙(BACKLASH)異常,。（4）電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常,，即電氣及控制部分故障。（5）機(jī)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(dǎo)致加工精度異常,。

　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)

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

　　2.機(jī)械故障導(dǎo)致的加工精度異常

　　一臺(tái)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(jī)葉片的過程中,，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)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(jī)床在點(diǎn)動(dòng)、MDI操作方式下各軸運(yùn)行正常,，且回參考點(diǎn)正常,；無任何報(bào)警提示,，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認(rèn)為,，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進(jìn)行檢查,。

　（1）檢查機(jī)床精度異常時(shí)正運(yùn)行的加工程序段,，特別是刀具長度補(bǔ)償,、加工坐標(biāo)系(G54～G59)的校對及計(jì)算。

�,。�2）在點(diǎn)動(dòng)方式下,，反復(fù)運(yùn)動(dòng)Z軸，經(jīng)過視,、觸,、聽對其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動(dòng)聲音異常,，特別是快速點(diǎn)動(dòng),，噪聲更加明顯。由此判斷,，機(jī)械方面可能存在隱患,。

　（3）檢查機(jī)床Z軸精度,。用手脈發(fā)生器移動(dòng)Z軸,，（將手脈倍率定為1×100的擋位，即每變化一步,，電機(jī)進(jìn)給0.1mm）,，配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動(dòng)情況。在單向運(yùn)動(dòng)精度保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動(dòng),，手脈每變化一步,，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm，說明電機(jī)運(yùn)行良好,，定位精度良好,。而返回機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移的變化上，可以分為四個(gè)階段：①機(jī)床運(yùn)動(dòng)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(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際未移動(dòng),，表現(xiàn)出最標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙；④機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離與手脈給定值相等(斜率等于1),，恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動(dòng)。

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

　　分析上述檢查認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因：一是電機(jī)有異常,；二是機(jī)械方面有故障,；三是存在一定的間隙。為了進(jìn)一步診斷故障,，將電機(jī)和絲杠完全脫開,，分別對電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查。電機(jī)運(yùn)行正常,；在對機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn),，用手盤動(dòng)絲杠時(shí)，返回運(yùn)動(dòng)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(dòng)。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(jī)床恢復(fù)正常。

　　3.機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常

　　一臺(tái)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(jī)啟動(dòng)時(shí)存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機(jī)時(shí)感覺電機(jī)抖動(dòng)比較嚴(yán)重,，啟停時(shí)不太明顯,，JOG方式下較明顯。

分析認(rèn)為,，故障原因有兩點(diǎn),，一是機(jī)械反向間隙較大；二是X軸電機(jī)工作異常,。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能,，對電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。首先對存在的間隙進(jìn)行了補(bǔ)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(jī)的抖動(dòng)消除，機(jī)床加工精度恢復(fù)正常,。

　　4.機(jī)床位置環(huán)異�,；蚩刂七壿嫴煌�

　　一臺(tái)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(jī)床Y軸精度異常，精度誤差最小在0.006mm左右,，最大誤差可達(dá)到1.400mm,。檢查中，機(jī)床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系,。在MDI方式下,，以G54坐標(biāo)系運(yùn)行一段程序即“G90 G54 Y80 F100；M30,；”,，待機(jī)床運(yùn)行結(jié)束后顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為“-1046.605”，記錄下該值,。然后在手動(dòng)方式下,，將機(jī)床Y軸點(diǎn)動(dòng)到其他任意位置，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機(jī)床停止后，發(fā)現(xiàn)此時(shí)機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)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(diǎn)動(dòng)到不同的位置，反復(fù)執(zhí)行該語句,，數(shù)顯的示值不定,。用百分表對Y軸進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置實(shí)際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致,，從而認(rèn)為故障原因?yàn)閅軸重復(fù)定位誤差過大,。對Y軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行仔細(xì)檢查，重新作補(bǔ)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(bào)警信息呢,？進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該軸為垂直方向的軸,，當(dāng) Y軸松開時(shí),，主軸箱向下掉，造成了超差,。

　　對機(jī)床的PLC邏輯控制程序做了修改,，即在Y軸松開時(shí),，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開,；而在夾緊時(shí)，先把軸夾緊后,，再把Y軸使能去掉,。調(diào)整后機(jī)床故障得以解決。

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