數控機床加工精度異常故障診斷和處理實例

　　
　　1。機械故障導致加工精度異常
　　
　　鑽石刀片故障現像：一台SV銑刀-1000立式加工中心，采用Frank系統。在加工連杆模具過程中，忽然發現Z軸進給異常，造成至少1mm的切削誤差量（Z方向過切）。
　　
　　故障診斷：調查中了解到，故障是忽然發生的。機床在點動，在手動輸入數據方式操作下各個軸運行正常，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。應主要對以下幾個方面逐一進行檢查。
　　
　　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。
　　
　　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。
　　
　　檢查機床Z軸精度。用手搖脈衝發生器移動Z軸，（將其倍率定為1×100的擋位，即每變化一步，電機進給0。1mm），配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動保持正常後作為起始點的正向運動，脈衝器每變化一步，機床Z軸運動的實際距離d=d1=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（斜率大於1）；（2）表現出為d1=0。1mm>d2>d3（斜率小於1）；（3）機床機構實際沒移動，表現出最標准的反向間隙；（4）機床運動距離與脈衝器經定數值相等（斜率等於1），恢復到機床的正常運動。無論怎樣對反向間隙進行補償，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，返回運動初始有很大的空缺感。而正常情況下，應該能感覺到軸承有序而平滑的移動。
　　
　　故障處理：經過拆卸檢查發現該軸承確實受損，且有滾珠脫落。更換後機床恢復正常。
　　
　　2。控制邏輯不妥導致加工精度異常
　　
　　故障現像：一台上海銑床夾具機床廠家生產的加工中心，系統是Frank。加工過程中，發現該機床X軸精度異常，精度誤差最小為0。008mm，最大為1。2mm。故障診斷：檢查中，機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。在手動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；”，待機床運行結束後顯示器上顯示的機械坐標值為（X軸）“-1025。243”，記錄下該數值。然後在手動方式下，將機床點動到其他任意位置，再次在手動輸入數據方式操作下運行剛才的程序段，待機床停止後，發現此時機床坐標數值顯示為“-1024。891”，同上一次執行後的數值比較相差了0。352mm。按照同樣的方法，將X軸點動移動到不同的位置，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軸進行仔細檢查，發現機械位置實際誤差同數字顯示出來的誤差基本一致，從而認為故障原因為X軸重復定位誤差過大。對X軸的反向間隙及定位精度進行檢查，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題。但為什麼產生如此大的誤差，卻又未出現相應的報警信息進一步檢查發現，此軸為垂直方向的軸，當X軸松開時主軸箱向下掉，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軸松開時，先把X軸使能加載，再把X軸松開；而在X軸夾緊時，先把X軸夾緊後，再把使能去掉。調整後機床故障得以解決。
　　
　　3。機床位置問題導致加工精度異常
　　
　　故障現像：一台杭州產的立式數控銑床，配備北京KND-10M系統。在點動或加工過程中，發現Z軸異常。
　　
　　故障診斷：檢查發現，Z軸上下移動不均勻且有噪聲，且存在一定間隙。電機啟動時，在點動方式下Z軸向上運動存在不穩定的噪聲及受力不均勻，且感覺電機抖動比較厲害；而向下運動時，就沒有抖動得這麼明顯；停止時不抖動，在加工過程中表現得比較明顯。分析認為，故障原因有三點：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。但有一個問題要注意的是，停止時不抖動，上下運動不均勻，所以電機工作異常這個問題可以排除。因此先對機械部分診斷，在診斷測試過程中沒有發現異常，在公差之內。利用排除法則，余下的只有皮帶問題了，在檢測皮帶時，切削工具發覺這條皮帶剛換不久，但在細心檢測皮帶時，發現皮帶內側出現不同程度的受損，很明顯是受力不均所至，是什麼原因造成的呢在診斷中發現電機放置有問題，即裝夾的角度位置不對稱造成受力不均。
　　
　　故障處理：只要將電機重裝，對准角度，測量好距離（電機與Z軸的軸承），皮帶兩邊（長度）要均勻。這樣，Z軸上下移動不均勻且有噪聲及抖動現像就消除了，Z軸加工恢復正常。
　　
　　4。系統參數未優化，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給單位，零點偏置，反向間隙等。例如Frank數控系統，其進給單位有公制和英制兩種。在機床修理過程中對於局部處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢後應作適時的調整和修改；另一方面，由於機械磨損嚴重或連接位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。
二手刀片　　
　　故障現像：一台杭州產的立式數控銑床，配備北京KND-10M系統。在加工過程中，發現X軸精度異常。
　　
　　故障診斷：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像。用手觸摸X軸電機時感覺電機拉動比較厲害，停止時拉動不明顯，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，對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償，再調整伺服系統參數及脈衝抑制功能參數，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。