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            机床精度突然降低的原因有哪些?-汽车设计与制造资讯

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                    造成加工精度异常故障的原因隐蔽性强  ,诊断难度比较大 ,归纳出五个主要原因:机床进给单位被改动或变化;机床各个轴的零点偏置异常;轴向的反向间隙异常;电机运行状态异常  ,即电气及控制部分异常;机械故障  ,如丝杠  ,轴承  ,轴联器等部件  。另外加工程序的编制 ,刀具的选择及人为因素  ,也可能导致加工精度异常  。



            一、数控机床故障诊断原则

                    1.先外部后内部数控机床是集机械  ,液压 ,电气为一体的机床  ,故其故障的发生也会由这三者综合反映出来 。维修人员应先由外向内逐一进行排查  ,尽量避免随意地启封  ,拆卸  ,否则会扩大故障 ,使机床丧失精度  ,降低性能 。

                    2.先机械后电气一般来说  ,机械故障较易发觉  ,而数控系统故障的诊断则难度较大些  。在故障检修之前  ,首先注意排除机械性的故障  ,往往可达到事半功倍的效果  。



                    3.先静后动先在机床断电的静止状态下  ,通过了解  ,观察 ,测试  ,分析  ,确认为非破坏性故障后  ,方可给机床通电;在运行工况下  ,进行动态的观察  ,检验和测试  ,查找故障  。而对破坏性故障  ,必须先排除危险后  ,方可通电  。

                    4.先简单后复杂当出现多种故障互相交织掩盖  ,一时无从下手时 ,应先解决容易的问题  ,后解决难度较大的问题  。往往简单问题解决后  ,难度大的问题也可能变得容易  。



            二、数控机床故障诊断方法

                    1.直观法:(望闻问切)问-机床的故障现象 ,加工状况等;看-CRT报警信息  ,报警指示灯  ,电容器等元件变形烟熏烧焦 ,保护器脱扣等;听-异常声响;闻-电气元件焦糊味及其它异味;摸-发热  ,振动  ,接触不良等 。

                    2.参数检查法:参数通常是存放在RAM中  ,有时电池电压不足  ,系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱  ,应根据故障特征  ,检查和校对有关参数  。

                    3.隔离法:一些故障 ,难以区分是数控部分 ,还是伺服系统或机械部分造成的  ,常采用隔离法 。

                    4.同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板  ,或将功能相同的模板或单元相互交换  。

                    5.功能程序测试法将G ,M  ,S  ,T  ,功能的全部指令编写一些小程序 ,在诊断故障时运行这些程序 ,即可判断功能的缺失 。



            三、加工精度异常故障诊断和处理实例



                    1.机械故障导致加工精度异常

                    故障现象:一台SV-1000立式加工中心  ,采用Frank系统 。在加工连杆模具过程中 ,忽然发现Z轴进给异常  ,造成至少1mm的切削误差量(Z方向过切) 。

                    故障诊断:调查中了解到  ,故障是忽然发生的 。机床在点动 ,在手动输入数据方式操作下各个轴运行正常 ,且回参考点正常  ,无任何报警提示  ,电气控制部分硬故障的可能性排除  。应主要对以下几个方面逐一进行检查  。

                    检查机床精度异常时正在运行的加工程序段 ,特别是刀具长度补偿 ,加工坐标系(G54-G59)的校对和计算  。

                    在点动方式下 ,反复运动Z轴 ,经过视  ,触  ,听  ,对其运动状态诊断  ,发现Z向运动噪音异常 ,特别是快速点动 ,噪音更加明显  。由此判断  ,机械方面可能存在隐患 。

                    检查机床Z轴精度  。用手摇脉冲发生器移动Z轴  ,(将其倍率定为1×100的挡位 ,即每变化一步  ,电机进给0.1mm) ,配合百分表观察Z轴的运动情况  。在单向运动保持正常后作为起始点的正向运动  ,脉冲器每变化一步 ,机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3=…=0.1mm  ,说明电机运行良好 ,定位精度也良好  。而返回机床实际运动位移的变化上  ,可以分为四个阶段:(1)机床运动距离d1>d=0.1mm(斜率大于1);(2)表现出为d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);(3)机床机构实际没移动  ,表现出标准的反向间隙;(4)机床运动距离与脉冲器经定数值相等(斜率等于1)  ,恢复到机床的正常运动  。无论怎样对反向间隙进行补偿  ,其表现出的特征是:除了(3)阶段补偿外  ,其他各段变化依然存在  ,特别是(1)阶段严重影响到机床的加工精度 。补偿中发现  ,间隙补偿越大 ,(1)阶段移动的距离也越大  。

                    分析上述检查认为存在几点可能原因:一是电机有异常  ,二是机械方面有故障 ,三是丝杠存在间隙  。为了进一步诊断故障  ,将电机和丝杠完全脱开  ,分别对电机和机械部分进行检查  。检查结果是电机运行正常;在对机械部分诊断中发现  ,用手盘动丝杠时  ,返回运动初始有很大的空缺感  。而正常情况下  ,应该能感觉到轴承有序而平滑的移动  。

                    故障处理:经过拆卸检查发现该轴承确实受损 ,且有滚珠脱落  。更换后机床恢复正常  。

                    2.控制逻辑不妥导致加工精度异常

                    故障现象:一台上海机床厂家生产的加工中心  ,系统是Frank.加工过程中  ,发现该机床X轴精度异常  ,精度误差小为0.008mm  ,大为1.2mm.故障诊断:检查中  ,机床已经按照要求设置了G54工件坐标系  。在手动输入数据方式操作下  ,以G54坐标系运行一段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”  ,待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为(X轴)“-1025.243”  ,记录下该数值  。然后在手动方式下  ,将机床点动到其他任意位置 ,再次在手动输入数据方式操作下运行刚才的程序段 ,待机床停止后  ,发现此时机床坐标数值显示为“-1024.891”  ,同上一次执行后的数值比较相差了0.352mm.按照同样的方法  ,将X轴点动移动到不同的位置  ,反复执行该程序段  ,而显示器上显示的数值都有所不同(不稳定) 。用百分表对X轴进行仔细检查  ,发现机械位置实际误差同数字显示出来的误差基本一致 ,从而认为故障原因为X轴重复定位误差过大  。对X轴的反向间隙及定位精度进行检查 ,重新补偿其误差值  ,结果起不到任何作用  。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题  。但为什么产生如此大的误差  ,却又未出现相应的报警信息进一步检查发现  ,此轴为垂直方向的轴  ,当X轴松开时主轴箱向下掉 ,造成了误差  。

                    故障处理:对机床的PLC逻辑控制程序做了修改  ,即在X轴松开时 ,先把X轴使能加载  ,再把X轴松开;而在X轴夹紧时  ,先把X轴夹紧后  ,再把使能去掉 。调整后机床故障得以解决  。

                    3.机床位置问题导致加工精度异常

                    故障现象:一台杭州产的立式数控铣床  ,配备北京KND-10M系统 。在点动或加工过程中 ,发现Z轴异常  。

                    故障诊断:检查发现  ,Z轴上下移动不均匀且有噪声  ,且存在一定间隙  。电机启动时  ,在点动方式下Z轴向上运动存在不稳定的噪声及受力不均匀  ,且感觉电机抖动比较厉害;而向下运动时  ,就没有抖动得这么明显;停止时不抖动  ,在加工过程中表现得比较明显 。分析认为  ,故障原因有三点:一是丝杠反向间隙很大;二是Z轴电机工作异常;三是皮带轮受损至受力不均 。但有一个问题要注意的是  ,停止时不抖动  ,上下运动不均匀  ,所以电机工作异常这个问题可以排除  。因此先对机械部分诊断  ,在诊断测试过程中没有发现异常  ,在公差之内  。利用排除法则  ,余下的只有皮带问题了 ,在检测皮带时  ,发觉这条皮带刚换不久 ,但在细心检测皮带时  ,发现皮带内侧出现不同程度的受损  ,很明显是受力不均所至 ,是什么原因造成的呢在诊断中发现电机放置有问题  ,即装夹的角度位置不对称造成受力不均  。

                    故障处理:只要将电机重装  ,对准角度 ,测量好距离(电机与Z轴的轴承)  ,皮带两边(长度)要均匀  。这样  ,Z轴上下移动不均匀且有噪声及抖动现象就消除了  ,Z轴加工恢复正常  。

                    4.系统参数未优化  ,电机运行异常

                    导致加工精度异常系统参数主要包括机床进给单位  ,零点偏置  ,反向间隙等  。例如Frank数控系统  ,其进给单位有公制和英制两种  。在机床修理过程中对于局部处理  ,常常影响到零点偏置和间隙的变化  ,故障处理完毕后应作适时的调整和修改;另一方面  ,由于机械磨损严重或连接位松动也可能造成参数实测值的变化  ,需要对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求  。

                    故障现象:一台杭州产的立式数控铣床  ,配备北京KND-10M系统  。在加工过程中  ,发现X轴精度异常  。

                    故障诊断:检查发现X轴存在一定间隙  ,且电机启动时存在不稳定的现象  。用手触摸X轴电机时感觉电机拉动比较厉害  ,停止时拉动不明显 ,尤其是点动方式下比较明显  。分析认为 ,故障原因有两点:一是丝杠反间隙很大;二是X轴电机工作异常 。

                    故障处理:利用KND-10M系统的参数功能 ,对电机进行调试  。首先对存在的间隙进行补偿  ,再调整伺服系统参数及脉冲抑制功能参数 ,X轴电机的抖动消除 ,机床加工精度恢复正常 。