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一、造(zào)成加工精(jing)度異常故(gu)障的原因(yin)
造成加工(gong)精度異常(chang)故障的原(yuán)因隐蔽性(xìng)強，診斷難(nán)度比較大(dà)。筆者根據(jù)多年實踐(jian)經驗，歸納(na)出五個主(zhu)要原因：機(jī)床進給單(dān)位被改動(dòng)或變化;機(ji)床各個軸(zhóu)的零點偏(piān)置異常;軸(zhóu)向的反向(xiàng)間隙異常(chang);電機運行(háng)狀态異常(chang)，即電氣及(jí)控制部分(fen)異常;機械(xiè)故障，如絲(si)杠，軸承，軸(zhóu)聯器等部(bù)件。另外加(jiā)工程序的(de)編制，刀具(jù)的選擇及(ji)人爲因素(sù)，也可能導(dǎo)緻加工精(jing)度異常。金(jin)屬加工微(wēi)信，内容不(bu)錯，值得關(guan)注。
二、數控(kong)機床故障(zhang)診斷原則(zé)
1.先外部後(hòu)内部數控(kòng)機床是集(ji)機械，液壓(ya)，電氣爲一(yī)體的機床(chuáng)，故其故障(zhang)的發生也(ye)會由這三(sān)者綜合反(fan)映出來。維(wei)修人員應(yīng)先由外向(xiàng)内逐一進(jin)行排查，盡(jìn)量避免随(suí)意地啓封(fēng)，拆卸，否則(ze)會擴大故(gù)障，使機床(chuáng)喪失精度(du)，降低性能(néng)。
2.先機械後(hòu)電氣一般(bān)來說，機械(xie)故障較易(yì)發覺，而數(shù)控系統故(gu)障的診斷(duàn)則難度較(jiao)大些。在故(gu)障檢修之(zhī)前，首先注(zhù)意排除機(ji)械性的故(gù)障，往往可(ke)達到事半(ban)功倍的效(xiào)果。
而對(dui)破壞性故(gu)障，必須先(xiān)排除危險(xian)後，方可通(tong)電。
4.先簡單(dān)後複雜當(dāng)出現多種(zhǒng)故障互相(xiang)交織掩蓋(gai)，一時無從(cóng)下手時，應(ying)先解決容(rong)易的問題(ti)，後解決難(nán)度較大的(de)問題。往往(wǎng)簡單問題(tí)解決後，難(nán)度大的問(wen)題也可能(neng)變得容易(yi)。
1.直觀法(fa)(望聞問切(qiē))問-機床的(de)故障現象(xiàng)，加工狀況(kuàng)等;看-CRT報警(jing)信息，報警(jing)指示燈，電(dian)容器等元(yuán)件變形煙(yan)熏燒焦，保(bao)護器脫扣(kou)等;聽-異常(cháng)聲響;聞-電(dian)氣元件焦(jiāo)糊味及其(qi)它異味;摸(mo)-發熱，振動(dòng)，接觸不良(liáng)等。金屬加(jia)工微信，内(nei)容不錯，值(zhí)得關注。
2.參(cān)數檢查法(fǎ)參數通常(cháng)是存放在(zai)RAM中，有時電(dian)池電壓不(bu)足，系統長(zhǎng)期不通電(dian)或外部幹(gàn)擾都會使(shi)參數丢失(shī)或混亂，應(yīng)根據故障(zhang)特征，檢查(chá)和校對有(you)關參數。
3.隔(gé)離法一些(xie)故障，難以(yǐ)區分是數(shù)控部分，還(hái)是伺服系(xì)統或機械(xie)部分造成(chéng)的，常采用(yòng)隔離法。
4.同(tóng)類對調法(fa)用同功能(néng)的備用闆(pǎn)替換被懷(huái)疑有故障(zhang)的模闆，或(huò)将功能相(xiàng)同的模闆(pan)或單元相(xiang)互交換。
5.功(gōng)能程序測(cè)試法将G，M，S，T，功(gōng)能的全部(bù)指令編寫(xie)一些小程(chéng)序，在診斷(duàn)故障時運(yùn)行這些程(cheng)序，即可判(pàn)斷功能的(de)缺失。
四、加(jia)工精度異(yì)常故障診(zhěn)斷和處理(li)實例
1.機械(xiè)故障導緻(zhì)加工精度(du)異常故障(zhàng)現象：一台(tai)SV-1000立式加工(gong)中心，采用(yòng)Frank系統。在加(jiā)工連杆模(mo)具過程中(zhong)，忽然發現(xiàn)Z軸進給異(yi)常，造成至(zhì)少1mm的切削(xuē)誤差量(Z方(fang)向過切)。
故(gù)障診斷：調(diao)查中了解(jiě)到，故障是(shi)忽然發生(shēng)的。機床在(zài)點動，在手(shǒu)動輸入數(shu)據方式操(cāo)作下各個(ge)軸運行正(zheng)常，且回參(cān)考點正常(chang)，無任何報(bao)警提示，電(dian)氣控制部(bu)分硬故障(zhàng)的可能性(xing)排除。應主(zhǔ)要對以下(xià)幾個方面(miàn)逐一進行(háng)檢查。金屬(shu)加工微信(xìn)，内容不錯(cuo)，值得關注(zhù)。
檢查機床(chuang)精度異常(cháng)時正在運(yùn)行的加工(gong)程序段，特(tè)别是刀具(ju)長度補償(cháng)，加工坐标(biao)系(G54-G59)的校對(duì)和計算。
在(zai)點動方式(shì)下，反複運(yùn)動Z軸，經過(guo)視，觸，聽，對(duì)其運動狀(zhuang)态診斷，發(fa)現Z向運動(dong)噪音異常(cháng)，特别是快(kuài)速點動，噪(zào)音更加明(míng)顯。由此判(pan)斷，機械方(fang)面可能存(cún)在隐患。
檢(jiǎn)查機床Z軸(zhóu)精度。用手(shou)搖脈沖發(fā)生器移動(dong)Z軸，(将其倍(bèi)率定爲1×100的(de)擋位，即每(měi)變化一步(bu)，電機進給(gei)0.1mm)，配合百分(fèn)表觀察Z軸(zhou)的運動情(qing)況。在單向(xiàng)運動保持(chí)正常後作(zuò)爲起始點(diǎn)的正向運(yùn)動，脈沖器(qì)每變化一(yī)步，機床Z軸(zhóu)運動的實(shi)際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuō)明電機運(yùn)行良好，定(dìng)位精度也(ye)良好。而返(fan)回機床實(shi)際運動位(wèi)移的變化(hua)上，可以分(fèn)爲四個階(jie)段：(1)機床運(yun)動距離d1>d=0.1mm(斜(xié)率大于1);(2)表(biao)現出爲d1=0.1mm>d2>d3(斜(xie)率小于1);(3)機(ji)床機構實(shí)際沒移動(dong)，表現出标(biao)準的反向(xiàng)間隙;(4)機床(chuáng)運動距離(lí)與脈沖器(qì)經定數值(zhi)相等(斜率(lǜ)等于1)，恢複(fú)到機床的(de)正常運動(dòng)。無論怎樣(yang)對反向間(jian)隙進行補(bu)償，其表現(xian)出的特征(zheng)是：除了(3)階(jie)段補償外(wài)，其他各段(duàn)變化依然(rán)存在，特别(bié)是(1)階段嚴(yan)重影響到(dào)機床的加(jiā)工精度。補(bu)償中發現(xian)，間隙補償(cháng)越大，(1)階段(duan)移動的距(ju)離也越大(da)。金屬加工(gong)微信，内容(rong)不錯，值得(dé)關注。
分析(xi)上述檢查(cha)認爲存在(zai)幾點可能(néng)原因：一是(shì)電機有異(yì)常，二是機(ji)械方面有(you)故障，三是(shì)絲杠存在(zai)間隙。爲了(le)進一步診(zhěn)斷故障，将(jiang)電機和絲(sī)杠完全脫(tuo)開，分别對(duì)電機和機(ji)械部分進(jìn)行檢查。檢(jian)查結果是(shi)電機運行(háng)正常;在對(duì)機械部分(fen)診斷中發(fā)現，用手盤(pán)動絲杠時(shí)，返回運動(dòng)初始有很(hen)大的空缺(quē)感。而正常(chang)情況下，應(yīng)該能感覺(jiao)到軸承有(yǒu)序而平滑(huá)的移動。
故(gù)障處理：經(jīng)過拆卸檢(jiǎn)查發現該(gāi)軸承确實(shi)受損，且有(yǒu)滾珠脫落(luo)。更換後機(ji)床恢複正(zheng)常。
2.控制邏(luo)輯不妥導(dǎo)緻加工精(jīng)度異常
故障處理(li)：對機床的(de)PLC邏輯控制(zhì)程序做了(le)修改，即在(zai)X軸松開時(shi)，先把X軸使(shi)能加載，再(zài)把X軸松開(kai);而在X軸夾(jia)緊時，先把(ba)X軸夾緊後(hou)，再把使能(néng)去掉。調整(zhěng)後機床故(gù)障得以解(jiě)決。
3.機床位(wèi)置問題導(dǎo)緻加工精(jīng)度異常
故(gù)障現象：一(yi)台杭州産(chan)的立式數(shu)控銑床，配(pèi)備北京KND-10M系(xi)統。在點動(dòng)或加工過(guò)程中，發現(xian)Z軸異常。
故(gu)障診斷：檢(jian)查發現，Z軸(zhóu)上下移動(dòng)不均勻且(qiě)有噪聲，且(qie)存在一定(ding)間隙。電機(jī)啓動時，在(zài)點動方式(shi)下Z軸向上(shàng)運動存在(zai)不穩定的(de)噪聲及受(shou)力不均勻(yún)，且感覺電(dian)機抖動比(bǐ)較厲害;而(ér)向下運動(dòng)時，就沒有(you)抖動得這(zhè)麽明顯;停(tíng)止時不抖(dǒu)動，在加工(gōng)過程中表(biǎo)現得比較(jiao)明顯。分析(xi)認爲，故障(zhàng)原因有三(san)點：一是絲(sī)杠反向間(jian)隙很大;二(er)是Z軸電機(ji)工作異常(cháng);三是皮帶(dài)輪受損至(zhì)受力不均(jun)。但有一個(gè)問題要注(zhù)意的是，停(tíng)止時不抖(dou)動，上下運(yùn)動不均勻(yun)，所以電機(ji)工作異常(chang)這個問題(tí)可以排除(chu)。金屬加工(gōng)微信，内容(róng)不錯，值得(de)關注。因此(ci)先對機械(xiè)部分診斷(duàn)，在診斷測(cè)試過程中(zhong)沒有發現(xiàn)異常，在公(gong)差之内。利(lì)用排除法(fǎ)則，餘下的(de)隻有皮帶(dai)問題了，在(zai)檢測皮帶(dai)時，發覺這(zhè)條皮帶剛(gang)換不久，但(dàn)在細心檢(jian)測皮帶時(shi)，發現皮帶(dài)内側出現(xian)不同程度(dù)的受損，很(hěn)明顯是受(shou)力不均所(suo)至，是什麽(me)原因造成(chéng)的呢在診(zhěn)斷中發現(xiàn)電機放置(zhì)有問題，即(jí)裝夾的角(jiao)度位置不(bú)對稱造成(cheng)受力不均(jun)。
故障處理(lǐ)：隻要将電(dian)機重裝，對(duì)準角度，測(cè)量好距離(lí)(電機與Z軸(zhóu)的軸承)，皮(pí)帶兩邊(長(zhang)度)要均勻(yun)。這樣，Z軸上(shang)下移動不(bu)均勻且有(yǒu)噪聲及抖(dǒu)動現象就(jiu)消除了，Z軸(zhóu)加工恢複(fú)正常。
4.系統(tǒng)參數未優(you)化，電機運(yun)行異常
導(dao)緻加工精(jīng)度異常系(xi)統參數主(zhu)要包括機(ji)床進給單(dan)位，零點偏(piān)置，反向間(jian)隙等。例如(rú)Frank數控系統(tǒng)，其進給單(dan)位有公制(zhi)和英制兩(liǎng)種。在機床(chuang)修理過程(cheng)中對于局(ju)部處理，常(chang)常影響到(dao)零點偏置(zhi)和間隙的(de)變化，故障(zhang)處理完畢(bì)後應作适(shi)時的調整(zheng)和修改;另(lìng)一方面，由(you)于機械磨(mó)損嚴重或(huo)連接位松(song)動也可能(neng)造成參數(shu)實測值的(de)變化，需要(yao)對參數做(zuò)相應的修(xiu)改才能滿(man)足機床加(jiā)工精度的(de)要求。
故障(zhang)現象：一台(tái)杭州産的(de)立式數控(kong)銑床，配備(bèi)北京KND-10M系統(tong)。在加工過(guo)程中，發現(xiàn)X軸精度異(yi)常。
故障診(zhen)斷：檢查發(fā)現X軸存在(zài)一定間隙(xi)，且電機啓(qǐ)動時存在(zài)不穩定的(de)現象。用手(shǒu)觸摸X軸電(diàn)機時感覺(jiao)電機拉動(dong)比較厲害(hài)，停止時拉(lā)動不明顯(xiǎn)，尤其是點(dian)動方式下(xià)比較明顯(xian)。分析認爲(wei)，故障原因(yin)有兩點：一(yī)是絲杠反(fan)間隙很大(da);二是X軸電(dian)機工作異(yì)常。
通過對(duì)數控機床(chuáng)加工精度(du)異常故障(zhang)診斷和處(chù)理方法的(de)探讨，把實(shí)習生産中(zhōng)所遇到的(de)實際問題(tí)及解決方(fāng)法加以歸(gui)納，充實了(le)教學内容(rong)并滲透到(dào)生産實踐(jian)中，不但讓(rang)學生掌握(wò)了解決問(wen)題的方法(fǎ)，更重要的(de)是培養了(le)學生實際(ji)操作能力(li)，運用知識(shi)分析和解(jiě)決問題的(de)能力，達到(dao)技工學校(xiào)教育教學(xue)的目标，使(shǐ)學生成爲(wei)适應市場(chang)需求的實(shí)用型人才(cái)。
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