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有精度的數控機床,精度忽然降低了怎么辦?

時(shí)間: 2019-12-28 15:43:16來(lái)源: 濟南七機機床有限公司

一、造成加工精度異常故障的原因

造成加工精度異常故障的原因隱蔽性強,診斷難度比較大,歸納出五個(gè)主要原因:機床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化;機床各個(gè)軸的零點(diǎn)偏置異常;軸向的反向間隙異常;電機運行狀態(tài)異常,即電氣及控制部分異常;機械故障,如絲杠,軸承,軸聯(lián)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。

二、數控機床故障診斷原則

1. 先外部后內部數控機床是集機械,液壓,電氣為一體的機床,故其故障的發(fā)生也會(huì )由這三者綜合反映出來(lái)。維修人員應先由外向內逐一進(jìn)行排查,盡量避免隨意地啟封,拆卸,否則會(huì )擴大故障,使機床喪失精度,降低性能。

2. 先機械后電氣一般來(lái)說(shuō),機械故障較易發(fā)覺(jué),而數控系統故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前,首先注意排除機械性的故障,往往可達到事半功倍的效果。

3. 先靜后動(dòng)先在機床斷電的靜止狀態(tài)下,通過(guò)了解,觀(guān)察,測試,分析,確認為非破壞性故障后,方可給機床通電;在運行工況下,進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀(guān)察,檢驗和測試,查找故障。而對破壞性故障,必須先排除危險后,方可通電。

4. 先簡(jiǎn)單后復雜當出現多種故障互相交織掩蓋,一時(shí)無(wú)從下手時(shí),應先解決容易的問(wèn)題,后解決難度較大的問(wèn)題。往往簡(jiǎn)單問(wèn)題解決后,難度大的問(wèn)題也可能變得容易。

三、數控機床故障診斷方法

1. 直觀(guān)法:(望聞問(wèn)切)問(wèn)-機床的故障現象,加工狀況等;看-CRT報警信息,報警指示燈,電容器等元件變形煙熏燒焦,保護器脫扣等;聽(tīng)-異常聲響;聞-電氣元件焦糊味及其它異味;摸-發(fā)熱,振動(dòng),接觸不良等。

2. 參數檢查法:參數通常是存放在RAM中,有時(shí)電池電壓不足,系統長(cháng)期不通電或外部干擾都會(huì )使參數丟失或混亂,應根據故障特征,檢查和校對有關(guān)參數。

3. 隔離法:一些故障,難以區分是數控部分,還是伺服系統或機械部分造成的,常采用隔離法。

4. 同類(lèi)對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板,或將功能相同的模板或單元相互交換。

5. 功能程序測試法將G,M,S,T,功能的全部指令編寫(xiě)一些小程序,在診斷故障時(shí)運行這些程序,即可判斷功能的缺失。



四、加工精度異常故障診斷和處理實(shí)例

1.機械故障導致加工精度異常

故障現象:一臺SV-1000立式加工中心,采用Frank系統。在加工連桿模具過(guò)程中,忽然發(fā)現Z軸進(jìn)給異常,造成至少1mm的切削誤差量(Z方向過(guò)切)。

故障診斷:調查中了解到,故障是忽然發(fā)生的。機床在點(diǎn)動(dòng),在手動(dòng)輸入數據方式操作下各個(gè)軸運行正常,且回參考點(diǎn)正常,無(wú)任何報警提示,電氣控制部分硬故障的可能性排除。應主要對以下幾個(gè)方面逐一進(jìn)行檢查。

檢查機床精度異常時(shí)正在運行的加工程序段,特別是刀具長(cháng)度補償,加工坐標系(G54-G59)的校對和計算。

在點(diǎn)動(dòng)方式下,反復運動(dòng)Z軸,經(jīng)過(guò)視,觸,聽(tīng),對其運動(dòng)狀態(tài)診斷,發(fā)現Z向運動(dòng)噪音異常,特別是快速點(diǎn)動(dòng),噪音更加明顯。由此判斷,機械方面可能存在隱患。

檢查機床Z軸精度。用手搖脈沖發(fā)生器移動(dòng)Z軸,(將其倍率定為1×100的擋位,即每變化一步,電機進(jìn)給0.1mm),配合百分表觀(guān)察Z軸的運動(dòng)情況。在單向運動(dòng)保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運動(dòng),脈沖器每變化一步,機床Z軸運動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm,說(shuō)明電機運行良好,定位精度也良好。而返回機床實(shí)際運動(dòng)位移的變化上,可以分為四個(gè)階段:

(1)機床運動(dòng)距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);

(2)表現出為d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);

(3)機床機構實(shí)際沒(méi)移動(dòng),表現出標準的反向間隙;

(4)機床運動(dòng)距離與脈沖器經(jīng)定數值相等(斜率等于1),恢復到機床的正常運動(dòng)。

無(wú)論怎樣對反向間隙進(jìn)行補償,其表現出的特征是:除了(3)階段補償外,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(fā)現,間隙補償越大,(1)階段移動(dòng)的距離也越大。

分析上述檢查認為存在幾點(diǎn)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(jìn)一步診斷故障,將電機和絲杠完全脫開(kāi),分別對電機和機械部分進(jìn)行檢查。檢查結果是電機運行正常;在對機械部分診斷中發(fā)現,用手盤(pán)動(dòng)絲杠時(shí),返回運動(dòng)初始有很大的空缺感。而正常情況下,應該能感覺(jué)到軸承有序而平滑的移動(dòng)。

故障處理:經(jīng)過(guò)拆卸檢查發(fā)現該軸承確實(shí)受損,且有滾珠脫落。更換后機床恢復正常。

2.控制邏輯不妥導致加工精度異常

故障現象:一臺上海機床廠(chǎng)家生產(chǎn)的加工中心,系統是Frank.加工過(guò)程中,發(fā)現該機床X軸精度異常,精度誤差小為0.008mm,大為1.2mm.故障診斷:檢查中,機床已經(jīng)按照要求設置了G54工件坐標系。在手動(dòng)輸入數據方式操作下,以G54坐標系運行一段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”,待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為(X軸)“-1025.243”,記錄下該數值。然后在手動(dòng)方式下,將機床點(diǎn)動(dòng)到其他任意位置,再次在手動(dòng)輸入數據方式操作下運行剛才的程序段,待機床停止后,發(fā)現此時(shí)機床坐標數值顯示為“-1024.891”,同上一次執行后的數值比較相差了0.352mm.按照同樣的方法,將X軸點(diǎn)動(dòng)移動(dòng)到不同的位置,反復執行該程序段,而顯示器上顯示的數值都有所不同(不穩定)。用百分表對X軸進(jìn)行仔細檢查,發(fā)現機械位置實(shí)際誤差同數字顯示出來(lái)的誤差基本一致,從而認為故障原因為X軸重復定位誤差過(guò)大。對X軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行檢查,重新補償其誤差值,結果起不到任何作用。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問(wèn)題。但為什么產(chǎn)生如此大的誤差,卻又未出現相應的報警信息進(jìn)一步檢查發(fā)現,此軸為垂直方向的軸,當X軸松開(kāi)時(shí)主軸箱向下掉,造成了誤差。

故障處理:對機床的PLC邏輯控制程序做了修改,即在X軸松開(kāi)時(shí),先把X軸使能加載,再把X軸松開(kāi);而在X軸夾緊時(shí),先把X軸夾緊后,再把使能去掉。調整后機床故障得以解決。

3.機床位置問(wèn)題導致加工精度異常

故障現象:一臺杭州產(chǎn)的立式數控銑床,配備北京KND-10M系統。在點(diǎn)動(dòng)或加工過(guò)程中,發(fā)現Z軸異常。

故障診斷:檢查發(fā)現,Z軸上下移動(dòng)不均勻且有噪聲,且存在一定間隙。電機啟動(dòng)時(shí),在點(diǎn)動(dòng)方式下Z軸向上運動(dòng)存在不穩定的噪聲及受力不均勻,且感覺(jué)電機抖動(dòng)比較厲害;而向下運動(dòng)時(shí),就沒(méi)有抖動(dòng)得這么明顯;停止時(shí)不抖動(dòng),在加工過(guò)程中表現得比較明顯。分析認為,故障原因有三點(diǎn):一是絲杠反向間隙很大;二是Z軸電機工作異常;三是皮帶輪受損至受力不均。但有一個(gè)問(wèn)題要注意的是,停止時(shí)不抖動(dòng),上下運動(dòng)不均勻,所以電機工作異常這個(gè)問(wèn)題可以排除。因此先對機械部分診斷,在診斷測試過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現異常,在公差之內。利用排除法則,余下的只有皮帶問(wèn)題了,在檢測皮帶時(shí),發(fā)覺(jué)這條皮帶剛換不久,但在細心檢測皮帶時(shí),發(fā)現皮帶內側出現不同程度的受損,很明顯是受力不均所至,是什么原因造成的呢在診斷中發(fā)現電機放置有問(wèn)題,即裝夾的角度位置不對稱(chēng)造成受力不均。

故障處理:只要將電機重裝,對準角度,測量好距離(電機與Z軸的軸承),皮帶兩邊(長(cháng)度)要均勻。這樣,Z軸上下移動(dòng)不均勻且有噪聲及抖動(dòng)現象就消除了,Z軸加工恢復正常。

4.系統參數未優(yōu)化,電機運行異常

導致加工精度異常系統參數主要包括機床進(jìn)給單位,零點(diǎn)偏置,反向間隙等。例如Frank數控系統,其進(jìn)給單位有公制和英制兩種。在機床修理過(guò)程中對于局部處理,常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化,故障處理完畢后應作適時(shí)的調整和修改;另一方面,由于機械磨損嚴重或連接位松動(dòng)也可能造成參數實(shí)測值的變化,需要對參數做相應的修改才能滿(mǎn)足機床加工精度的要求。

故障現象:一臺杭州產(chǎn)的立式數控銑床,配備北京KND-10M系統。在加工過(guò)程中,發(fā)現X軸精度異常。

故障診斷:檢查發(fā)現X軸存在一定間隙,且電機啟動(dòng)時(shí)存在不穩定的現象。用手觸摸X軸電機時(shí)感覺(jué)電機拉動(dòng)比較厲害,停止時(shí)拉動(dòng)不明顯,尤其是點(diǎn)動(dòng)方式下比較明顯。分析認為,故障原因有兩點(diǎn):一是絲杠反間隙很大;二是X軸電機工作異常。

故障處理:利用KND-10M系統的參數功能,對電機進(jìn)行調試。首先對存在的間隙進(jìn)行補償,再調整伺服系統參數及脈沖功能參數,X軸電機的抖動(dòng)消除,機床加工精度恢復正常。

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