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�,，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,。
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　　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)做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。  

　　2.機械故障導致的加工精度異常  
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1 {9 O2 L, n0 x4 S& O　　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，主要應對以下幾方面逐一進行檢查,。  

) L3 P, R! ^. o/ g, D�,。�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,。  

, \7 V1 `& m! s! \( i; x" T　（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,。  
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�,。�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。  
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　　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,。  

　　3.機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常  
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　　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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6 U4 D5 @! h, Z5 D$ ?% U: P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,。  

) e) @6 q1 C- J7 _$ v& Y" C9 f　　4.機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥  
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; i& o; Q' E4 {/ F6 m　　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,。  

　　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,。