一、造(zao)成加工精(jīng)度異常故(gù)障的原因(yin)
造成加工(gong)精度異常(chang)故障的原(yuan)因隐蔽性(xìng)強，診斷難(nan)度比較大(da)。筆者根據(jù)多年實踐(jiàn)經驗，歸納(na)出五個主(zhǔ)要原因：機(jī)床進給單(dan)位被改動(dòng)或變化;機(jī)床各個軸(zhou)的零點偏(piān)置異常;軸(zhóu)向的反向(xiang)間隙異常(chang);電機運行(háng)狀态異常(cháng)，即電氣及(ji)控制部分(fèn)異常;機械(xiè)故障，如絲(si)杠，軸承，軸(zhóu)聯器等部(bù)件。另外加(jiā)工程序的(de)編制，刀具(ju)的選擇及(ji)人爲因素(su)，也可能導(dao)緻加工精(jing)度異常。金(jin)屬加工微(wēi)信，内容不(bú)錯，值得關(guan)注。
二、數控(kong)機床故障(zhàng)診斷原則(ze)
1.先外部後(hou)内部數控(kòng)機床是集(jí)機械，液壓(yā)，電氣爲一(yī)體的機床(chuang)，故其故障(zhàng)的發生也(ye)會由這三(san)者綜合反(fan)映出來。維(wéi)修人員應(ying)先由外向(xiàng)内逐一進(jin)行排查，盡(jìn)量避免随(sui)意地啓封(fēng)，拆卸，否則(zé)會擴大故(gu)障，使機床(chuang)喪失精度(dù)，降低性能(néng)。
3.先靜後(hou)動先在機(ji)床斷電的(de)靜止狀态(tài)下，通過了(le)解，觀察，測(ce)試，分析，确(que)認爲非破(po)壞性故障(zhàng)後，方可給(gěi)機床通電(dian);在運行工(gōng)況下，進行(háng)動态的觀(guan)察，檢驗和(hé)測試，查找(zhao)故障。
而對(duì)破壞性故(gu)障，必須先(xian)排除危險(xiǎn)後，方可通(tōng)電。
4.先簡單(dān)後複雜當(dang)出現多種(zhong)故障互相(xiàng)交織掩蓋(gai)，一時無從(cóng)下手時，應(yīng)先解決容(rong)易的問題(tí)，後解決難(nan)度較大的(de)問題。往往(wang)簡單問題(tí)解決後，難(nan)度大的問(wen)題也可能(neng)變得容易(yì)。
三、數(shu)控機床故(gù)障診斷方(fāng)法
2.參(cān)數檢查法(fa)參數通常(chang)是存放在(zai)RAM中，有時電(dian)池電壓不(bú)足，系統長(zhǎng)期不通電(diàn)或外部幹(gan)擾都會使(shǐ)參數丢失(shī)或混亂，應(ying)根據故障(zhang)特征，檢查(chá)和校對有(yǒu)關參數。
3.隔(gé)離法一些(xiē)故障，難以(yǐ)區分是數(shu)控部分，還(hái)是伺服系(xi)統或機械(xiè)部分造成(chéng)的，常采用(yòng)隔離法。
4.同(tong)類對調法(fǎ)用同功能(néng)的備用闆(pǎn)替換被懷(huái)疑有故障(zhang)的模闆，或(huò)将功能相(xiàng)同的模闆(pǎn)或單元相(xiang)互交換。
1.機械(xie)故障導緻(zhì)加工精度(dù)異常故障(zhàng)現象：一台(tai)SV-1000立式加工(gong)中心，采用(yòng)Frank系統。在加(jia)工連杆模(mó)具過程中(zhong)，忽然發現(xian)Z軸進給異(yi)常，造成至(zhì)少1mm的切削(xuē)誤差量(Z方(fāng)向過切)。
故(gu)障診斷：調(diao)查中了解(jie)到，故障是(shì)忽然發生(sheng)的。機床在(zài)點動，在手(shou)動輸入數(shu)據方式操(cāo)作下各個(ge)軸運行正(zheng)常，且回參(can)考點正常(cháng)，無任何報(bào)警提示，電(diàn)氣控制部(bù)分硬故障(zhang)的可能性(xìng)排除。應主(zhǔ)要對以下(xià)幾個方面(mian)逐一進行(hang)檢查。金屬(shǔ)加工微信(xin)，内容不錯(cuo)，值得關注(zhù)。
檢查機床(chuáng)精度異常(chang)時正在運(yùn)行的加工(gong)程序段，特(tè)别是刀具(jù)長度補償(chang)，加工坐标(biao)系(G54-G59)的校對(dui)和計算。
在(zài)點動方式(shi)下，反複運(yùn)動Z軸，經過(guò)視，觸，聽，對(duì)其運動狀(zhuàng)态診斷，發(fā)現Z向運動(dòng)噪音異常(chang)，特别是快(kuai)速點動，噪(zào)音更加明(míng)顯。由此判(pàn)斷，機械方(fāng)面可能存(cun)在隐患。
檢(jian)查機床Z軸(zhou)精度。用手(shou)搖脈沖發(fā)生器移動(dong)Z軸，(将其倍(bei)率定爲1×100的(de)擋位，即每(mei)變化一步(bu)，電機進給(gei)0.1mm)，配合百分(fen)表觀察Z軸(zhou)的運動情(qíng)況。在單向(xiàng)運動保持(chí)正常後作(zuò)爲起始點(diǎn)的正向運(yùn)動，脈沖器(qi)每變化一(yi)步，機床Z軸(zhou)運動的實(shi)際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuō)明電機運(yùn)行良好，定(dìng)位精度也(yě)良好。而返(fǎn)回機床實(shí)際運動位(wei)移的變化(hua)上，可以分(fèn)爲四個階(jiē)段：(1)機床運(yun)動距離d1>d=0.1mm(斜(xié)率大于1);(2)表(biao)現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜(xié)率小于1);(3)機(ji)床機構實(shi)際沒移動(dòng)，表現出标(biao)準的反向(xiang)間隙;(4)機床(chuang)運動距離(li)與脈沖器(qi)經定數值(zhi)相等(斜率(lü)等于1)，恢複(fu)到機床的(de)正常運動(dòng)。無論怎樣(yang)對反向間(jiān)隙進行補(bǔ)償，其表現(xiàn)出的特征(zhēng)是：除了(3)階(jiē)段補償外(wai)，其他各段(duan)變化依然(rán)存在，特别(bie)是(1)階段嚴(yan)重影響到(dào)機床的加(jiā)工精度。補(bǔ)償中發現(xian)，間隙補償(chang)越大，(1)階段(duàn)移動的距(jù)離也越大(dà)。金屬加工(gōng)微信，内容(rong)不錯，值得(dé)關注。
故(gu)障處理：經(jīng)過拆卸檢(jian)查發現該(gāi)軸承确實(shi)受損，且有(yǒu)滾珠脫落(luò)。更換後機(jī)床恢複正(zhèng)常。
2.控制邏(luó)輯不妥導(dao)緻加工精(jīng)度異常
故(gù)障現象：一(yi)台上海機(jī)床廠家生(sheng)産的加工(gōng)中心，系統(tǒng)是Frank.加工過(guo)程中，發現(xian)該機床X軸(zhou)精度異常(cháng)，精度誤差(cha)小爲0.008mm，大爲(wèi)1.2mm.故障診斷(duan)：檢查中，機(jī)床已經按(an)照要求設(she)置了G54工件(jian)坐标系。在(zài)手動輸入(rù)數據方式(shi)操作下，以(yi)G54坐标系運(yun)行一段程(cheng)序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”，待機(jī)床運行結(jie)束後顯示(shì)器上顯示(shi)的機械坐(zuò)标值爲(X軸(zhou))“-1025.243”，記錄下該(gai)數值。然後(hou)在手動方(fang)式下，将機(ji)床點動到(dao)其他任意(yì)位置，再次(cì)在手動輸(shu)入數據方(fāng)式操作下(xia)運行剛才(cai)的程序段(duan)，待機床停(tíng)止後，發現(xian)此時機床(chuang)坐标數值(zhi)顯示爲“-1024.891”，同(tong)上一次執(zhí)行後的數(shù)值比較相(xiang)差了0.352mm.按照(zhao)同樣的方(fang)法，将X軸點(diǎn)動移動到(dào)不同的位(wei)置，反複執(zhí)行該程序(xu)段，而顯示(shi)器上顯示(shi)的數值都(dōu)有所不同(tóng)(不穩定)。金(jīn)屬加工微(wei)信，内容不(bú)錯，值得關(guān)注。用百分(fèn)表對X軸進(jìn)行仔細檢(jian)查，發現機(ji)械位置實(shi)際誤差同(tong)數字顯示(shi)出來的誤(wù)差基本一(yi)緻，從而認(ren)爲故障原(yuan)因爲X軸重(zhong)複定位誤(wù)差過大。對(duì)X軸的反向(xiàng)間隙及定(ding)位精度進(jìn)行檢查，重(zhòng)新補償其(qí)誤差值，結(jie)果起不到(dào)任何作用(yòng)。因此懷疑(yi)光栅尺及(ji)系統參數(shù)等有問題(tí)。但爲什麽(me)産生如此(cǐ)大的誤差(cha)，卻又未出(chū)現相應的(de)報警信息(xī)進一步檢(jian)查發現，此(cǐ)軸爲垂直(zhi)方向的軸(zhóu)，當X軸松開(kāi)時主軸箱(xiāng)向下掉，造(zao)成了誤差(cha)。
故障處理(li)：對機床的(de)PLC邏輯控制(zhì)程序做了(le)修改，即在(zài)X軸松開時(shi)，先把X軸使(shi)能加載，再(zài)把X軸松開(kai);而在X軸夾(jiá)緊時，先把(bǎ)X軸夾緊後(hòu)，再把使能(néng)去掉。調整(zheng)後機床故(gu)障得以解(jie)決。
3.機床位(wèi)置問題導(dao)緻加工精(jīng)度異常
故(gu)障現象：一(yī)台杭州産(chan)的立式數(shù)控銑床，配(pei)備北京KND-10M系(xì)統。在點動(dong)或加工過(guo)程中，發現(xian)Z軸異常。
故(gù)障診斷：檢(jiǎn)查發現，Z軸(zhóu)上下移動(dong)不均勻且(qiě)有噪聲，且(qiě)存在一定(dìng)間隙。電機(ji)啓動時，在(zai)點動方式(shì)下Z軸向上(shàng)運動存在(zài)不穩定的(de)噪聲及受(shòu)力不均勻(yún)，且感覺電(diàn)機抖動比(bǐ)較厲害;而(er)向下運動(dong)時，就沒有(yǒu)抖動得這(zhe)麽明顯;停(tíng)止時不抖(dou)動，在加工(gong)過程中表(biǎo)現得比較(jiao)明顯。分析(xi)認爲，故障(zhang)原因有三(san)點：一是絲(si)杠反向間(jiān)隙很大;二(er)是Z軸電機(jī)工作異常(cháng);三是皮帶(dài)輪受損至(zhi)受力不均(jun1)。但有一個(gè)問題要注(zhu)意的是，停(tíng)止時不抖(dǒu)動，上下運(yùn)動不均勻(yun)，所以電機(jī)工作異常(cháng)這個問題(ti)可以排除(chú)。金屬加工(gong)微信，内容(rong)不錯，值得(dé)關注。因此(cǐ)先對機械(xiè)部分診斷(duàn)，在診斷測(ce)試過程中(zhōng)沒有發現(xiàn)異常，在公(gong)差之内。利(li)用排除法(fǎ)則，餘下的(de)隻有皮帶(dai)問題了，在(zài)檢測皮帶(dài)時，發覺這(zhè)條皮帶剛(gāng)換不久，但(dan)在細心檢(jiǎn)測皮帶時(shi)，發現皮帶(dài)内側出現(xian)不同程度(dù)的受損，很(hen)明顯是受(shou)力不均所(suǒ)至，是什麽(me)原因造成(cheng)的呢在診(zhen)斷中發現(xiàn)電機放置(zhi)有問題，即(jí)裝夾的角(jiao)度位置不(bu)對稱造成(chéng)受力不均(jun1)。
故障處理(lǐ)：隻要将電(diàn)機重裝，對(duì)準角度，測(ce)量好距離(li)(電機與Z軸(zhóu)的軸承)，皮(pi)帶兩邊(長(zhang)度)要均勻(yun)。這樣，Z軸上(shang)下移動不(bú)均勻且有(you)噪聲及抖(dou)動現象就(jiu)消除了，Z軸(zhóu)加工恢複(fu)正常。
4.系統(tong)參數未優(yōu)化，電機運(yun)行異常
導(dao)緻加工精(jing)度異常系(xì)統參數主(zhu)要包括機(jī)床進給單(dān)位，零點偏(pian)置，反向間(jiān)隙等。例如(rú)Frank數控系統(tong)，其進給單(dan)位有公制(zhi)和英制兩(liang)種。在機床(chuang)修理過程(chéng)中對于局(jú)部處理，常(chang)常影響到(dào)零點偏置(zhi)和間隙的(de)變化，故障(zhàng)處理完畢(bì)後應作适(shì)時的調整(zhěng)和修改;另(ling)一方面，由(yóu)于機械磨(mo)損嚴重或(huò)連接位松(song)動也可能(néng)造成參數(shu)實測值的(de)變化，需要(yao)對參數做(zuo)相應的修(xiu)改才能滿(man)足機床加(jia)工精度的(de)要求。
故障(zhàng)現象：一台(tái)杭州産的(de)立式數控(kòng)銑床，配備(bèi)北京KND-10M系統(tǒng)。在加工過(guo)程中，發現(xiàn)X軸精度異(yi)常。
故障診(zhěn)斷：檢查發(fa)現X軸存在(zai)一定間隙(xì)，且電機啓(qǐ)動時存在(zai)不穩定的(de)現象。用手(shou)觸摸X軸電(dian)機時感覺(jiao)電機拉動(dòng)比較厲害(hai)，停止時拉(la)動不明顯(xian)，尤其是點(dian)動方式下(xià)比較明顯(xiǎn)。分析認爲(wei)，故障原因(yīn)有兩點：一(yī)是絲杠反(fan)間隙很大(dà);二是X軸電(diàn)機工作異(yi)常。
故障處(chu)理：利用KND-10M系(xi)統的參數(shù)功能，對電(dian)機進行調(diào)試。首先對(duì)存在的間(jian)隙進行補(bǔ)償，再調整(zheng)伺服系統(tong)參數及脈(mò)沖抑制功(gōng)能參數，X軸(zhou)電機的抖(dou)動消除，機(ji)床加工精(jing)度恢複正(zhèng)常。
通過對(duì)數控機床(chuáng)加工精度(dù)異常故障(zhang)診斷和處(chù)理方法的(de)探讨，把實(shí)習生産中(zhōng)所遇到的(de)實際問題(ti)及解決方(fāng)法加以歸(guī)納，充實了(le)教學内容(rong)并滲透到(dào)生産實踐(jian)中，不但讓(ràng)學生掌握(wo)了解決問(wen)題的方法(fǎ)，更重要的(de)是培養了(le)學生實際(ji)操作能力(lì)，運用知識(shi)分析和解(jie)決問題的(de)能力，達到(dào)技工學校(xiào)教育教學(xué)的目标，使(shǐ)學生成爲(wèi)适應市場(chǎng)需求的實(shí)用型人才(cái)。