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機床加工精度異常故障維護
來源:泰安海數機械制造有限公司 發布日期:2016-1-28 10:01:40 訪問次數:
機床加工精度異常故障維護

    機床加工精度異常故障維護

  系統參數發生變(bian)化或改動、機(ji)械(xie)故障、機(ji)床電氣參數未優化電機(ji)運(yun)行異常(chang)、機(ji)床位置(zhi)環異常(chang)或控(kong)(kong)制邏輯(ji)不妥,是生產中數控(kong)(kong)機(ji)床加工精(jing)度異常(chang)故障的常(chang)見原因(yin),找出相關故障點并進行處理(li),機(ji)床均(jun)可恢復(fu)正(zheng)常(chang)。

  生產(chan)中(zhong)經(jing)常(chang)會遇(yu)到數控機(ji)(ji)床加(jia)工精(jing)度異常(chang)的(de)故(gu)障。此(ci)類故(gu)障隱(yin)蔽性強、診(zhen)斷難度大。導(dao)致此(ci)類故(gu)障的(de)原因主(zhu)要(yao)有五(wu)個方面:(1)機(ji)(ji)床進(jin)給(gei)單位被改(gai)動或變化。(2)機(ji)(ji)床各(ge)軸的(de)零點偏置(zhi)(NULLOFFSET)異常(chang)。(3)軸向的(de)反向間隙(BACKLASH)異常(chang)。(4)電機(ji)(ji)運行狀態(tai)異常(chang),即(ji)電氣及控制部(bu)分故(gu)障。(5)機(ji)(ji)械故(gu)障,如絲桿、軸承、軸聯器等(deng)部(bu)件。此(ci)外,加(jia)工程序的(de)編制、刀具的(de)選擇及人(ren)為因素(su),也可能導(dao)致加(jia)工精(jing)度異常(chang)。

  1.系統參數發生變化或(huo)改動

  系(xi)統(tong)參(can)(can)(can)數(shu)主要包括(kuo)機(ji)床(chuang)進給(gei)單(dan)位(wei)、零(ling)點(dian)偏置(zhi)、反向間隙(xi)等等。例如SIEMENS、FANUC數(shu)控系(xi)統(tong),其(qi)進給(gei)單(dan)位(wei)有公制(zhi)和(he)(he)英制(zhi)兩種。機(ji)床(chuang)修(xiu)理(li)過程中(zhong)某些處理(li),常常影響到(dao)零(ling)點(dian)偏置(zhi)和(he)(he)間隙(xi)的(de)變化,故(gu)障(zhang)處理(li)完畢(bi)應(ying)作適(shi)時地調整和(he)(he)修(xiu)改(gai);另一方面(mian),由于機(ji)械磨(mo)損嚴(yan)重或連結松動也可能造(zao)成(cheng)參(can)(can)(can)數(shu)實測(ce)值的(de)變化,需對參(can)(can)(can)數(shu)做相應(ying)的(de)修(xiu)改(gai)才能滿足(zu)機(ji)床(chuang)加工精(jing)度的(de)要求。

  2.機械故障導致的加工(gong)精度異(yi)常

  一臺THM6350臥式加(jia)工中心,采(cai)用FANUC0i-MA數控(kong)(kong)系(xi)統。一次在(zai)銑(xian)削汽(qi)輪機(ji)葉片的(de)過(guo)程中,突(tu)然(ran)發(fa)(fa)現Z軸進給異常,造成至少1mm的(de)切削誤差量(Z向過(guo)切)。調(diao)查中了解(jie)到:故(gu)障是突(tu)然(ran)發(fa)(fa)生(sheng)的(de)。機(ji)床(chuang)在(zai)點動、MDI操作方(fang)式下(xia)各軸運行(xing)正常,且回(hui)參(can)考點正常;無(wu)任何報警提示,電氣控(kong)(kong)制部(bu)分硬故(gu)障的(de)可能(neng)性排除。分析(xi)認為,主要應對(dui)以下(xia)幾方(fang)面(mian)逐一進行(xing)檢(jian)查。

  (1)檢查(cha)機(ji)床(chuang)精(jing)度(du)異常時正運行的(de)加(jia)工程序段,特別是刀具長度(du)補(bu)償、加(jia)工坐標系(G54~G59)的(de)校對及計算(suan)。

  (2)在(zai)點動(dong)(dong)(dong)方式下(xia),反復運動(dong)(dong)(dong)Z軸,經(jing)過視、觸、聽對其運動(dong)(dong)(dong)狀態(tai)診(zhen)斷,發(fa)現Z向運動(dong)(dong)(dong)聲(sheng)音異常,特別是快速點動(dong)(dong)(dong),噪聲(sheng)更加(jia)明顯。由此(ci)判斷,機械方面(mian)可(ke)能存在(zai)隱(yin)患。

  (3)檢(jian)查(cha)機(ji)(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)Z軸精度(du)。用手(shou)脈(mo)(mo)發生器移(yi)動(dong)Z軸,(將手(shou)脈(mo)(mo)倍率(lv)定(ding)為(wei)1×100的(de)(de)擋位(wei),即每(mei)變化一步,電機(ji)(ji)(ji)(ji)進(jin)給0.1mm),配合百分(fen)表(biao)(biao)觀察Z軸的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)情況。在單(dan)向運(yun)(yun)(yun)動(dong)精度(du)保持正常(chang)后(hou)作為(wei)起始點(dian)的(de)(de)正向運(yun)(yun)(yun)動(dong),手(shou)脈(mo)(mo)每(mei)變化一步,機(ji)(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)Z軸運(yun)(yun)(yun)動(dong)的(de)(de)實(shi)際(ji)距(ju)離(li)d=d1=d2=d3…=0.1mm,說明電機(ji)(ji)(ji)(ji)運(yun)(yun)(yun)行良好,定(ding)位(wei)精度(du)良好。而(er)返(fan)回機(ji)(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)實(shi)際(ji)運(yun)(yun)(yun)動(dong)位(wei)移(yi)的(de)(de)變化上,可以分(fen)為(wei)四個(ge)階段:①機(ji)(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)運(yun)(yun)(yun)動(dong)距(ju)離(li)d1>d=0.1mm(斜率(lv)大(da)于1);②表(biao)(biao)現出(chu)為(wei)d=0.1mm>d2>d3(斜率(lv)小于1);③機(ji)(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)實(shi)際(ji)未移(yi)動(dong),表(biao)(biao)現出(chu)標準(zhun)的(de)(de)反向間隙;④機(ji)(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)運(yun)(yun)(yun)動(dong)距(ju)離(li)與手(shou)脈(mo)(mo)給定(ding)值相等(斜率(lv)等于1),恢復到機(ji)(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)正常(chang)運(yun)(yun)(yun)動(dong)。

  無論怎樣對反向間隙(參數1851)進行補(bu)償(chang)(chang),其表現出的特(te)征(zheng)是:除第(di)③階段(duan)(duan)能夠(gou)補(bu)償(chang)(chang)外(wai),其他(ta)各段(duan)(duan)變化(hua)仍然存在,特(te)別是第(di)①階段(duan)(duan)嚴重影響到機床的加工精(jing)度。補(bu)償(chang)(chang)中發(fa)現,間隙補(bu)償(chang)(chang)越大(da)(da),第(di)①段(duan)(duan)的移動距離也越大(da)(da)。

  分析(xi)上述檢查(cha),數控技工培訓(xun)認(ren)為存在(zai)幾點(dian)可(ke)能原(yuan)因:一是(shi)電機(ji)有(you)異常(chang);二是(shi)機(ji)械方(fang)面有(you)故(gu)障(zhang);三(san)是(shi)存在(zai)一定的(de)間隙(xi)。為了進一步診(zhen)斷故(gu)障(zhang),將(jiang)電機(ji)和絲(si)(si)杠完全(quan)脫開,分別(bie)對電機(ji)和機(ji)械部(bu)分進行檢查(cha)。電機(ji)運行正(zheng)常(chang);在(zai)對機(ji)械部(bu)分診(zhen)斷中發現(xian),用手盤動絲(si)(si)杠時,返回(hui)運動初始有(you)非常(chang)明顯(xian)的(de)空缺感(gan)(gan)。而正(zheng)常(chang)情況下,應能感(gan)(gan)覺到軸(zhou)承(cheng)有(you)序(xu)而平滑的(de)移動。經拆檢發現(xian)其軸(zhou)承(cheng)確已受(shou)損,且有(you)一顆滾(gun)珠脫落。更換后機(ji)床恢復正(zheng)常(chang)。

  3.機床電氣參數未優化電機運行(xing)異常(chang)

  一臺數控立式銑(xian)床,配置(zhi)FANUC0-MJ數控系統。在(zai)加工過(guo)程中,發現X軸(zhou)(zhou)精度異常。檢查發現X軸(zhou)(zhou)存在(zai)一定(ding)間隙,且電機啟動時存在(zai)不穩定(ding)現象。用手觸摸(mo)X軸(zhou)(zhou)電機時感覺電機抖動比較(jiao)嚴(yan)重,啟停(ting)時不太明顯(xian),JOG方(fang)式下(xia)較(jiao)明顯(xian)。

  分析認(ren)為(wei),故障原因有兩點,一是(shi)機(ji)械反向間隙(xi)較大;二(er)是(shi)X軸(zhou)電機(ji)工(gong)作異常(chang)。利用(yong)FANUC系統(tong)的參數(shu)功(gong)能,對(dui)電機(ji)進(jin)行(xing)調試。首先對(dui)存在的間隙(xi)進(jin)行(xing)了補(bu)償;調整伺(si)服增益(yi)參數(shu)及N脈沖抑(yi)制功(gong)能參數(shu),X軸(zhou)電機(ji)的抖動消除,機(ji)床加工(gong)精度恢(hui)復(fu)正(zheng)常(chang)。

  4.機床位置環(huan)異(yi)常或控制邏輯不妥

  一(yi)臺(tai)TH61140鏜銑床(chuang)(chuang)(chuang)加(jia)(jia)工中心,數(shu)控(kong)系(xi)統為(wei)FANUC18i,全閉環控(kong)制方(fang)(fang)式(shi)(shi)。加(jia)(jia)工過程中,發現該(gai)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)Y軸(zhou)精(jing)度異常,精(jing)度誤差(cha)小在0.006mm左右(you),大(da)誤差(cha)可達到(dao)1.400mm。檢(jian)(jian)(jian)查中,機(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)已經按照(zhao)要(yao)求設置(zhi)了(le)(le)G54工件坐標(biao)(biao)系(xi)。在MDI方(fang)(fang)式(shi)(shi)下(xia)(xia),以G54坐標(biao)(biao)系(xi)運(yun)行(xing)一(yi)段(duan)程序即“G90G54Y80F100;M30;”,待(dai)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)運(yun)行(xing)結束后顯(xian)示器上(shang)顯(xian)示的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)坐標(biao)(biao)值為(wei)“-1046.605”,記(ji)錄下(xia)(xia)該(gai)值。然后在手動(dong)方(fang)(fang)式(shi)(shi)下(xia)(xia),將(jiang)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)Y軸(zhou)點動(dong)到(dao)其(qi)他(ta)任意位置(zhi),再次在MDI方(fang)(fang)式(shi)(shi)下(xia)(xia)執行(xing)上(shang)面的(de)(de)語句(ju),待(dai)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)停止(zhi)后,發現此時機(ji)(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)坐標(biao)(biao)數(shu)顯(xian)值為(wei)“-1046.992”,同(tong)第一(yi)次執行(xing)后的(de)(de)數(shu)顯(xian)示值相比相差(cha)了(le)(le)0.387mm。按照(zhao)同(tong)樣的(de)(de)方(fang)(fang)法,將(jiang)Y軸(zhou)點動(dong)到(dao)不同(tong)的(de)(de)位置(zhi),反復執行(xing)該(gai)語句(ju),數(shu)顯(xian)的(de)(de)示值不定。用百分(fen)表(biao)對Y軸(zhou)進(jin)行(xing)檢(jian)(jian)(jian)測(ce),發現機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)位置(zhi)實際誤差(cha)同(tong)數(shu)顯(xian)顯(xian)示出(chu)的(de)(de)誤差(cha)基(ji)本一(yi)致,從而認為(wei)故障原因為(wei)Y軸(zhou)重(zhong)復定位誤差(cha)過大(da)。對Y軸(zhou)的(de)(de)反向(xiang)(xiang)間隙及定位精(jing)度進(jin)行(xing)仔細檢(jian)(jian)(jian)查,重(zhong)新(xin)作補償(chang),均(jun)無(wu)效果(guo)。因此懷疑(yi)光柵(zha)尺及系(xi)統參(can)數(shu)等有(you)問(wen)題,但為(wei)什么產生如此大(da)的(de)(de)誤差(cha),卻未出(chu)現相應的(de)(de)報警信息(xi)呢?進(jin)一(yi)步(bu)檢(jian)(jian)(jian)查發現,該(gai)軸(zhou)為(wei)垂直方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)的(de)(de)軸(zhou),當Y軸(zhou)松開時,主軸(zhou)箱(xiang)向(xiang)(xiang)下(xia)(xia)掉(diao),造成了(le)(le)超差(cha)。

  對機床(chuang)的PLC邏輯控(kong)制程序做了修改,即在Y軸(zhou)(zhou)松開時,先把Y軸(zhou)(zhou)使(shi)能加(jia)載,再(zai)把Y軸(zhou)(zhou)松開;而在夾(jia)緊(jin)時,先把軸(zhou)(zhou)夾(jia)緊(jin)后(hou),再(zai)把Y軸(zhou)(zhou)使(shi)能去掉(diao)。調整(zheng)后(hou)機床(chuang)故障得(de)以解決。


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