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有精度的數(shù)控機(jī)床,精度忽然降低了怎么辦?

時(shí)間: 2019-12-28 15:43:16來源: 濟(jì)南七機(jī)機(jī)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(qiáng),診斷難度比較大,歸納出五個(gè)主要原因:機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化;機(jī)床各個(gè)軸的零點(diǎn)偏置異常;軸向的反向間隙異常;電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常,即電氣及控制部分異常;機(jī)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(dǎo)致加工精度異常。

二、數(shù)控機(jī)床故障診斷原則

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

2. 先機(jī)械后電氣一般來說,機(jī)械故障較易發(fā)覺,而數(shù)控系統(tǒng)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(jī)械性的故障,往往可達(dá)到事半功倍的效果。

3. 先靜后動(dòng)先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)下,通過了解,觀察,測試,分析,確認(rèn)為非破壞性故障后,方可給機(jī)床通電;在運(yùn)行工況下,進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察,檢驗(yàn)和測試,查找故障。而對破壞性故障,必須先排除危險(xiǎn)后,方可通電。

4. 先簡單后復(fù)雜當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋,一時(shí)無從下手時(shí),應(yīng)先解決容易的問題,后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后,難度大的問題也可能變得容易。

三、數(shù)控機(jī)床故障診斷方法

1. 直觀法:(望聞問切)問-機(jī)床的故障現(xiàn)象,加工狀況等;看-CRT報(bào)警信息,報(bào)警指示燈,電容器等元件變形煙熏燒焦,保護(hù)器脫扣等;聽-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(shù)檢查法:參數(shù)通常是存放在RAM中,有時(shí)電池電壓不足,系統(tǒng)長期不通電或外部干擾都會(huì)使參數(shù)丟失或混亂,應(yīng)根據(jù)故障特征,檢查和校對有關(guān)參數(shù)。

3. 隔離法:一些故障,難以區(qū)分是數(shù)控部分,還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造成的,常采用隔離法。

4. 同類對調(diào)法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板,或?qū)⒐δ芟嗤哪0寤騿卧嗷ソ粨Q。

5. 功能程序測試法將G,M,S,T,功能的全部指令編寫一些小程序,在診斷故障時(shí)運(yùn)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(jī)械故障導(dǎo)致加工精度異常

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

故障診斷:調(diào)查中了解到,故障是忽然發(fā)生的。機(jī)床在點(diǎn)動(dòng),在手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式操作下各個(gè)軸運(yùn)行正常,且回參考點(diǎn)正常,無任何報(bào)警提示,電氣控制部分硬故障的可能性排除。應(yīng)主要對以下幾個(gè)方面逐一進(jìn)行檢查。

檢查機(jī)床精度異常時(shí)正在運(yùn)行的加工程序段,特別是刀具長度補(bǔ)償,加工坐標(biāo)系(G54-G59)的校對和計(jì)算。

在點(diǎn)動(dòng)方式下,反復(fù)運(yùn)動(dòng)Z軸,經(jīng)過視,觸,聽,對其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)診斷,發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)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(jī)械方面可能存在隱患。

檢查機(jī)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(jī)進(jìn)給0.1mm),配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動(dòng)情況。在單向運(yùn)動(dòng)保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動(dòng),脈沖器每變化一步,機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm,說明電機(jī)運(yùn)行良好,定位精度也良好。而返回機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移的變化上,可以分為四個(gè)階段:

(1)機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);

(2)表現(xiàn)出為d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);

(3)機(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際沒移動(dòng),表現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙;

(4)機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離與脈沖器經(jīng)定數(shù)值相等(斜率等于1),恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動(dòng)。

無論怎樣對反向間隙進(jìn)行補(bǔ)償,其表現(xiàn)出的特征是:除了(3)階段補(bǔ)償外,其他各段變化依然存在,特別是(1)階段嚴(yán)重影響到機(jī)床的加工精度。補(bǔ)償中發(fā)現(xiàn),間隙補(bǔ)償越大,(1)階段移動(dòng)的距離也越大。

分析上述檢查認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因:一是電機(jī)有異常,二是機(jī)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(jī)和絲杠完全脫開,分別對電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查。檢查結(jié)果是電機(jī)運(yùn)行正常;在對機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn),用手盤動(dòng)絲杠時(shí),返回運(yùn)動(dòng)初始有很大的空缺感。而正常情況下,應(yīng)該能感覺到軸承有序而平滑的移動(dòng)。

故障處理:經(jīng)過拆卸檢查發(fā)現(xiàn)該軸承確實(shí)受損,且有滾珠脫落。更換后機(jī)床恢復(fù)正常。

2.控制邏輯不妥導(dǎo)致加工精度異常

故障現(xiàn)象:一臺上海機(jī)床廠家生產(chǎn)的加工中心,系統(tǒng)是Frank.加工過程中,發(fā)現(xiàn)該機(jī)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(jī)床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系。在手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式操作下,以G54坐標(biāo)系運(yùn)行一段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”,待機(jī)床運(yùn)行結(jié)束后顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為(X軸)“-1025.243”,記錄下該數(shù)值。然后在手動(dòng)方式下,將機(jī)床點(diǎn)動(dòng)到其他任意位置,再次在手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式操作下運(yùn)行剛才的程序段,待機(jī)床停止后,發(fā)現(xiàn)此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)數(shù)值顯示為“-1024.891”,同上一次執(zhí)行后的數(shù)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(fù)執(zhí)行該程序段,而顯示器上顯示的數(shù)值都有所不同(不穩(wěn)定)。用百分表對X軸進(jìn)行仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置實(shí)際誤差同數(shù)字顯示出來的誤差基本一致,從而認(rèn)為故障原因?yàn)閄軸重復(fù)定位誤差過大。對X軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行檢查,重新補(bǔ)償其誤差值,結(jié)果起不到任何作用。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,卻又未出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警信息進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),此軸為垂直方向的軸,當(dāng)X軸松開時(shí)主軸箱向下掉,造成了誤差。

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

3.機(jī)床位置問題導(dǎo)致加工精度異常

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

故障診斷:檢查發(fā)現(xiàn),Z軸上下移動(dòng)不均勻且有噪聲,且存在一定間隙。電機(jī)啟動(dòng)時(shí),在點(diǎn)動(dòng)方式下Z軸向上運(yùn)動(dòng)存在不穩(wěn)定的噪聲及受力不均勻,且感覺電機(jī)抖動(dòng)比較厲害;而向下運(yùn)動(dòng)時(shí),就沒有抖動(dòng)得這么明顯;停止時(shí)不抖動(dòng),在加工過程中表現(xiàn)得比較明顯。分析認(rèn)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(jī)工作異常;三是皮帶輪受損至受力不均。但有一個(gè)問題要注意的是,停止時(shí)不抖動(dòng),上下運(yùn)動(dòng)不均勻,所以電機(jī)工作異常這個(gè)問題可以排除。因此先對機(jī)械部分診斷,在診斷測試過程中沒有發(fā)現(xiàn)異常,在公差之內(nèi)。利用排除法則,余下的只有皮帶問題了,在檢測皮帶時(shí),發(fā)覺這條皮帶剛換不久,但在細(xì)心檢測皮帶時(shí),發(fā)現(xiàn)皮帶內(nèi)側(cè)出現(xiàn)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(xiàn)電機(jī)放置有問題,即裝夾的角度位置不對稱造成受力不均。

故障處理:只要將電機(jī)重裝,對準(zhǔn)角度,測量好距離(電機(jī)與Z軸的軸承),皮帶兩邊(長度)要均勻。這樣,Z軸上下移動(dòng)不均勻且有噪聲及抖動(dòng)現(xiàn)象就消除了,Z軸加工恢復(fù)正常。

4.系統(tǒng)參數(shù)未優(yōu)化,電機(jī)運(yùn)行異常

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

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

故障診斷:檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙,且電機(jī)啟動(dòng)時(shí)存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機(jī)時(shí)感覺電機(jī)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(rèn)為,故障原因有兩點(diǎn):一是絲杠反間隙很大;二是X軸電機(jī)工作異常。

故障處理:利用KND-10M系統(tǒng)的參數(shù)功能,對電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。首先對存在的間隙進(jìn)行補(bǔ)償,再調(diào)整伺服系統(tǒng)參數(shù)及脈沖功能參數(shù),X軸電機(jī)的抖動(dòng)消除,機(jī)床加工精度恢復(fù)正常。