數(shù)控機床加工精度異常故障的維護

菲力四達(dá)

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�,，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(fù)正常,。

　　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(dǎo)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(dǎo)致加工精度異常。  
9 k' I8 A) K1 _& K4 }0 R
　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動  

　　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(yán)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。  
- T4 S7 d; ], ^* v: O1 x6 W- A
" v. [, c$ y( R( T9 i1 R. {　　2.機械故障導(dǎo)致的加工精度異常  

　　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(rèn)為,，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進行檢查。  

  P) S. v, z5 U4 O�,。�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(biāo)系(G54～G59)的校對及計算,。  

�,。�2）在點動方式下，反復(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)到機床的正常運動。  

, S8 O- V/ t0 _. e4 z; d　　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(yán)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。  

$ u, n& ^2 k# H7 E0 C. @　　分析上述檢查認(rèn)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(fù)正常,。  

7 T4 F8 _$ }& N　　3.機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常  

　　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(yán)重,，啟停時不太明顯，JOG方式下較明顯,。  

分析認(rèn)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(fù)正常,。  
' \# f' P9 K; t! r
/ P: q' j1 Q& T　　4.機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥  
" E3 Z1 o' D  b, u: R
　　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(dá)到1.400mm。檢查中,，機床已經(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(biāo)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(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軸點動到不同的位置,，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(rèn)為故障原因為Y軸重復(fù)定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細(xì)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(dāng) Y軸松開時，主軸箱向下掉,，造成了超差,。  
2 V7 b8 X5 }2 {5 ?2 q/ F
　　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。