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數控機床加工精度異常故障的診斷和處理

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-21     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:144
核心提示:
  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。 轉貼于中國論文聯盟 http://www.lwlm.com
4、  機床位置環異常或控制邏輯不妥
  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。
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