數(shù)控機床加工精度異常的常見原因及處理

1、數(shù)控機床加工精度異常的常見原因及處理          生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有五個方面:      (1)機床進給單位被改動或變化。      (2)機床各軸的零點偏置(NULL OFFSET)異常。      (3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常。      (4)電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控

2、制部分故障。      (5)機械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。此外，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。      1. 系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動      系統(tǒng)參數(shù)主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢應作適時地調(diào)整和修改;另一方面，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)做相應的

3、修改才能滿足機床加工精度的要求。      2. 機械故障導致的加工精度異常      一臺THM6350臥式加工中心，采用FANUC       0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進給異常，造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調(diào)查中了解到:故障是突然發(fā)生的。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常，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。分析認為，主要應對以下幾方面逐一進行檢查。    

4、 1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54G59)的校對及計算。      2)在點動方式下，反復運動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。      3)檢查機床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動Z軸，(將手脈倍率定為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。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，手脈每變化一步，機床Z軸運動的實際

5、距離d=d1=d2=d3=0.1mm，說明電機運行良好，定位精度良好。而返回機床實際運動位移的變化上，可以分為四個階段:機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);表現(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);機床機構實際未移動，表現(xiàn)出最標準的反向間隙;機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復到機床的正常運動。      無論怎樣對反向間隙(參數(shù)1851)進行補償，其表現(xiàn)出的特征是:除第階段能夠補償外，其他各段變化仍然存在，特別是第階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發(fā)現(xiàn)，間隙補償越大，第段的移動距離也越大。 

6、     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;三是存在一定的間隙。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。電機運行正常;在對機械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動絲杠時，返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復正常。      3. 機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常      一臺數(shù)控立式銑床，配置FANUC    &

7、#160;  0-MJ數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重，啟停時不太明顯，JOG方式下較明顯。      分析認為，故障原因有兩點，一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機進行調(diào)試。首先對存在的間隙進行了補償;調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。      4. 機床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌?#160;  

8、0;  一臺TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC       18i，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機床Y軸精度異常，精度誤差最小在0.006mm左右，最大誤差可達到1.400mm。檢查中，機床已經(jīng)按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI方式下，以G54坐標系運行一段程序即“G90       G54 Y80       F100;M30;”，待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”，記錄下該值。然后在手動方式下，將機床Y軸

9、點動到其他任意位置，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機床停止后，發(fā)現(xiàn)此時機床機械坐標數(shù)顯值為“-1046.992”，同第一次執(zhí)行后的數(shù)顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點動到不同的位置，反復執(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測，發(fā)現(xiàn)機械位置實際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細檢查，重新作補償，均無效果。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，卻未出現(xiàn)相應的報警信息呢?進一步檢查發(fā)現(xiàn)，該軸為垂直方向的軸，當       Y軸松

10、開時，主軸箱向下掉，造成了超差。      對機床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開;而在夾緊時，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調(diào)整后機床故障得以解決。        數(shù)控機床加工精度異常的常見原因及處理          生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有五個方面:      (1)機床進

11、給單位被改動或變化。      (2)機床各軸的零點偏置(NULL OFFSET)異常。      (3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常。      (4)電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障。      (5)機械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。此外，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。      1. 系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動   

12、60;  系統(tǒng)參數(shù)主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢應作適時地調(diào)整和修改;另一方面，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。      2. 機械故障導致的加工精度異常      一臺THM6350臥式加工中心，采用FANUC       0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。

13、一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進給異常，造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調(diào)查中了解到:故障是突然發(fā)生的。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常，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。分析認為，主要應對以下幾方面逐一進行檢查。      1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54G59)的校對及計算。      2)在點動方式下，反復運動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判

14、斷，機械方面可能存在隱患。      3)檢查機床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動Z軸，(將手脈倍率定為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。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，手脈每變化一步，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:機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);表現(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);機床機構實際未移動，表現(xiàn)出最標準的反向間隙;機床運動

15、距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復到機床的正常運動。      無論怎樣對反向間隙(參數(shù)1851)進行補償，其表現(xiàn)出的特征是:除第階段能夠補償外，其他各段變化仍然存在，特別是第階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發(fā)現(xiàn)，間隙補償越大，第段的移動距離也越大。      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;三是存在一定的間隙。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。電機運行正常;在對機械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動絲杠時，返回運動初始有非常明顯的空缺感。

16、而正常情況下，應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復正常。      3. 機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常      一臺數(shù)控立式銑床，配置FANUC       0-MJ數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重，啟停時不太明顯，JOG方式下較明顯。      分析認為，故障原因有兩點，一是機

17、械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機進行調(diào)試。首先對存在的間隙進行了補償;調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。      4. 機床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌?#160;     一臺TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC       18i，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機床Y軸精度異常，精度誤差最小在0.006mm左右，最大誤差可達到1.400mm。檢查中，機床已經(jīng)按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI方式下，以G54坐標系運行一段程序即“G90       G54 Y80       F100;M30;”，待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”，記錄下該值。然后在手動方式下，將機床Y軸點動到其他任意位置，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機床停止后，發(fā)現(xiàn)此時機床機械坐標數(shù)顯值為“-1046.992”，同第一次執(zhí)行后的數(shù)顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點動到不同的位置，反復執(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測，發(fā)現(xiàn)