在生產(chǎn)中，我們經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。這種故障隱蔽性強(qiáng)，難以診斷。導(dǎo)致此類故障的主要原因如下:
1)機(jī)床進(jìn)給單元發(fā)生變化或改變。
2)機(jī)床各軸的零位偏移異常。
3)異常軸向間隙
4)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，即電氣和控制部分失靈。
5)另外，加工程序的編制、刀具的選擇以及人為因素也可能導(dǎo)致加工精度異常。
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1、系統(tǒng)參數(shù)改變或變化。
系統(tǒng)參數(shù)主要包括機(jī)床進(jìn)給單元、零點(diǎn)偏置、反向間隙等。例如，西門子和FANUC數(shù)控系統(tǒng)有兩個(gè)進(jìn)給單元:公制和英制。選擇優(yōu)質(zhì)機(jī)床配件，識別泰豪機(jī)械。機(jī)床修理過程中的一些處理往往影響零點(diǎn)偏置和間隙的變化，故障處理后應(yīng)及時(shí)調(diào)整和修改；另一方面，由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或連接松動(dòng)，參數(shù)的測量值可能發(fā)生變化，需要對參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改，以滿足機(jī)床加工精度的要求。
2.由機(jī)械故障引起的異常加工精度。
某THM6350臥式加工中心采用FANUC0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。有一次，在銑削汽輪機(jī)葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，導(dǎo)致切削誤差至少1mm (Z向過切)。據(jù)調(diào)查，故障是突然發(fā)生的。點(diǎn)動(dòng)和MDI運(yùn)行模式下機(jī)床各軸運(yùn)行正常，參考點(diǎn)正常；沒有任何報(bào)警提示，排除了電氣控制部分硬故障的可能性。分析認(rèn)為，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面逐一檢查。
(1)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。
(2)點(diǎn)動(dòng)模式下，Z軸反復(fù)移動(dòng)，通過視覺、觸覺、聽覺對其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的診斷，發(fā)現(xiàn)Z方向運(yùn)動(dòng)聲音異常，尤其是快速點(diǎn)動(dòng)時(shí)，噪音更明顯。由此判斷，機(jī)械可能存在隱患。
(3)檢查機(jī)床的z軸精度。用手動(dòng)脈沖發(fā)生器移動(dòng)Z軸(手動(dòng)脈沖比設(shè)置為1×100，即電機(jī)每變化一步進(jìn)給0.1mm)，用百分表觀察Z軸的移動(dòng)。對于單向運(yùn)動(dòng)精度保持正常后以正向運(yùn)動(dòng)為起點(diǎn)，手脈沖每變化一步，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)實(shí)際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm，說明電機(jī)運(yùn)行良好，定位精度良好。
返回機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移的變化可分為四個(gè)階段:
(1)機(jī)床移動(dòng)距離d1d=0.1mm(斜率大于1)；
(2) D = 0.1毫米；D2d3(斜率小于1)；
?、蹤C(jī)床機(jī)構(gòu)沒有實(shí)際移動(dòng)，顯示最標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙；
(4)機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離等于手脈沖給定值(斜率等于1)，機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)動(dòng)。
無論如何補(bǔ)償反向間隙(參數(shù)1851)，其特點(diǎn)是:除第三階段外，其他變化依然存在，尤其是第一階段嚴(yán)重影響機(jī)床的加工精度。發(fā)現(xiàn)間隙補(bǔ)償越大，第一段的移動(dòng)距離越大。
分析以上檢查，數(shù)控技工培訓(xùn)認(rèn)為有幾種可能的原因:一是電機(jī)異常；第二，有機(jī)械故障；第三，有一定差距。選擇優(yōu)質(zhì)的機(jī)床附件，尋找鈦豪。為了進(jìn)一步診斷故障，將電機(jī)和絲杠完全斷開，分別檢查電機(jī)和機(jī)械部分。電機(jī)運(yùn)行正常；在機(jī)械零件的診斷中，發(fā)現(xiàn)用手驅(qū)動(dòng)螺桿時(shí)，在回程運(yùn)動(dòng)開始時(shí)有非常明顯的空感。正常情況下，你應(yīng)該能感受到軸承的有序平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。經(jīng)拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)其軸承確實(shí)損壞，有一個(gè)球脫落。更換后機(jī)床恢復(fù)正常。
3.機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化，電機(jī)運(yùn)行異常。
一臺數(shù)控立式銑床，配有FANUC0-MJ數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。發(fā)現(xiàn)X軸有一定間隙，啟動(dòng)時(shí)電機(jī)不穩(wěn)定。用手觸摸X軸電機(jī)時(shí)，感覺電機(jī)抖動(dòng)嚴(yán)重，但啟停時(shí)不明顯，點(diǎn)動(dòng)模式下更明顯。
據(jù)分析，失敗的原因有兩個(gè)。一是機(jī)械反向間隙大；二是X軸電機(jī)工作異常。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機(jī)進(jìn)行了調(diào)試。首先，彌補(bǔ)現(xiàn)有的差距；通過調(diào)整伺服增益參數(shù)和N脈沖抑制功能參數(shù)，消除了X軸電機(jī)的抖動(dòng)，機(jī)床加工精度恢復(fù)正常。
4.機(jī)床位置環(huán)異常或控制邏輯不正確。
一臺TH61140鏜銑床加工中心，采用FANUC18i數(shù)控系統(tǒng)，全閉環(huán)控制方式。加工過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)床Y軸精度異常，最小精度誤差約為0.006mm，誤差可達(dá)1.400 mm，檢查時(shí)機(jī)床已按要求設(shè)定了G54工件坐標(biāo)系。在MDI模式下，在G54坐標(biāo)系下運(yùn)行一個(gè)程序，即“g90g 54y 80 f 100；；M30”機(jī)床運(yùn)行后，顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為“-1046.605”，并記錄該值。然后在手動(dòng)模式下將機(jī)床的Y軸移動(dòng)到任意其他位置，在MDI模式下再次執(zhí)行上述語句。機(jī)床停止后，發(fā)現(xiàn)機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)的數(shù)字顯示值為“-1046.992”， 這與第一次執(zhí)行后的數(shù)字顯示值相差0.387毫米。按照同樣的方法，將Y軸移動(dòng)到不同的位置，反復(fù)執(zhí)行語句，數(shù)顯指示值不確定。用百分表檢測Y軸，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置的實(shí)際誤差與數(shù)顯顯示的誤差基本一致，因此認(rèn)為故障是由于Y軸重復(fù)定位誤差過大引起的。Y軸反向間隙和定位精度仔細(xì)檢查了一遍，補(bǔ)償了一遍，都沒有效果。所以懷疑光柵尺和系統(tǒng)參數(shù)有問題，但是為什么會(huì)有這么大的誤差，卻沒有相應(yīng)的報(bào)警信息？進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)軸是垂直的，Y軸一松，主軸箱就掉下來了，導(dǎo)致超差。
修改了機(jī)床的PLC邏輯控制程序，即松開Y軸時(shí)，先使能Y軸并加載，再松開Y軸；夾緊時(shí)，先夾緊軸，然后拆下Y軸。經(jīng)過調(diào)整，機(jī)床故障得以解決。