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。
7=L:m7T S$Qr@5 1. 系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動
A>H*`{} S.qk%NTTD 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。
m9v"v:Pw 0c%@e2(N 2. 機械故障導(dǎo)致的加工精度異常
$:xF)E 3-4Nad 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。
b/T20F{W\o 'O!Z:-qE 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。
*Pa2bY3: cr2{sGn| 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。
S(@*3]!q h9,wiT 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(fù)到機床的正常運動。
0G+L1a- 8L%%eM_O 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。
6z1aG9G K<Yn_G 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(fù)正常。
~ra#UG\Y8 /h{go]&Nb 3. 機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常
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:R 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。
\VoB=Ac& wghFGHgw 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(fù)正常。
9_g>BI;"8 MYur3lj%_ 4. 機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥
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|[`1 KIXwx98 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(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。