數控機床加工精度異常故障的診斷和處理

數控機床加工精度異常故障的診斷和處理

摘要 ： 系統參數發生變化或改動，機械故障，機床電氣參數未優化電機運行異常，機床位置環異�；蚩刂七壿嫴煌�，是生產中數控機床加工精度異常故障的常見原因。

  關鍵詞 ：數控機床 加工精度異常 故障診斷
    生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強，診斷難度比較大。形成這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}機床各個軸的零點偏置[NULL OFFSET]異常。{3}軸向的反向間隙[BACK LASH]異常。{4}電機運行狀態異常，即電氣及控制部分異常。{5}機械故障，如絲杠，軸承，軸聯器等部件。另外加工程序的編制，刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常。

1． 系統參數發生變化或改動
    系統參數主要包括機床進給單位，零點偏置，反向間隙等。例如SIMENS，FANUC數系統，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，故障處理完畢后應作適時的調整和修改；另一方面，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數實測值的變化，需要對參數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
    一臺THM6350立式加工中心，采用SIMENS 840D系統。在加工聯桿模具過程中，忽然發現Z軸進給異常，造成至少1毫米的切削誤差量（Z向過切）。調查中了解到：故障是忽然發生的。機床在點動，MDI（手動數據輸入方式）操作方式下各個軸運行正常，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，主要應對以下幾個方面逐一進行檢查。
    [1]檢查機床精度異常時正在運行的加工程序段，特別是刀具長度補償，加工坐標系（G54—G59）的校對和計算。
    [2]在點動方式下，反復運動Z軸，經過視，觸，聽對其運動狀態診斷，發現Z向運動噪
音異常，特別是快速點動，噪音更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。
    [3]檢查機床Z軸精度。用手搖脈沖發生器移動Z軸，（將其倍率定為1X100的擋位，即每變化一步，電機進給0.1毫米），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，脈沖器每變化一步，機床Z軸運動的實際距離d=dl=d2=d3….=0.1mm，說明電機運行良好，定位精度也良好。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表現出為d1=0.1>d2>d3(斜率小于1)；③機床機構實際沒移動，表現出最標準的反向間隙；④機床運動距離與脈沖器給定數值相等（斜率等于1），恢復到機床的正常運動。
    無論怎樣對反向間隙（參數1851）進行補償，其表現出的特征是：除了③階段能夠補償外，其他各段變化依然存在，特別是①階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現，間隙補償越大，①階段移動的距離也越大。
    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；三是絲杠存在間隙。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。檢查結果是電機運行正常；在對機械部分診斷中發現，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。經過拆卸檢查發現其軸承確實受損，且有滾珠脫落。更換后機床恢復正常。

3． 機床電氣參數未優化電機運行異常
    有一臺北京產的立式數控銑床，配備SIMENS840D系統。在加工過程中，發現X軸精度異常。檢查發現X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩定的現象。有手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較厲害，停止是抖動不明顯，尤其是點動方式下比較明顯。分析認為，故障原因有兩點，一是絲杠反向間隙很大；二是X軸電機工作異常。利用SIMENS系統的參數功能，對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償；調整伺服增益參數及脈沖抑制功能參數，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。

4． 機床位置環異�；蚩刂七壿嫴煌�
    一臺TH61140加工中心，系統是FANUC18I，全閉環控制方式。加工過程中，發現該機床Y軸精度異常，精度誤差最小為0.006mm，最大為1.4mm。檢查中，機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI（手動數據輸入方式）方式下，以G54坐標系運行一段程序即“G00G90G54Y80F100；M30；”，待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”，記錄下該數值。然后在手動方式下，將機床點動到其他任意位置，再次在MDI方式下運行上次的程序段，待機床停止后，發現此時機床機械坐標數值顯示為“-1046.992”，同第一次執行后的數值相比差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點動到不同的位置，反復執行該程序段顯示器上顯示的數值不定。用百分表對Y軸進行仔細檢查，發現機械位置實際誤差同數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檢查，重新做補償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問題。但為什么產生如此大的誤差，卻未出現相應的報警信息呢？進一步檢查發現，次軸為垂直方向的軸，當Y軸松開時主軸箱向下掉，造成了誤差。
    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。調整后機床故障得以解決。

【數控機床加工精度異常故障的診斷和處理】相關文章：

淺談數控機床故障的常用診斷方法09-15

數控機床故障診斷及排除方法分析05-10

論數控機床精度的檢測08-29

程序開發中異常的理解及處理異常08-08

網絡常見故障的分類診斷09-06

煤礦機電設備的使用維修和常見故障診斷07-11

論如何提高機械加工精度09-20

淺談模擬電路故障原因與診斷方法06-14

礦山機械液壓系統的故障及診斷10-20

內燃機車自然緩解故障的分析和處理09-20