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一、加工精度異常故障的原因
加工精度異常的原因是隱蔽的,難以診斷。總結(jié)了五個主要原因:機床進給單元發(fā)生變化或改變;機床各軸零點偏移異常;軸向反向間隙異常;電機運轉(zhuǎn)不正常,即電氣和控制部分不正常;機械故障,如螺桿、軸承、聯(lián)軸器等部件。此外,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。
二、數(shù)控機床故障診斷原理
1.先外后內(nèi)數(shù)控機床是集機械、液壓、電氣于一體的機床,所以其故障的發(fā)生會由三者體現(xiàn)出來。維修人員首先要由外向內(nèi)逐一檢查,盡量避免隨意啟封和拆卸,否則會使故障擴大,機床失去精度,性能下降。
2.機械優(yōu)先于電氣。一般來說,機械故障比較容易發(fā)現(xiàn),而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷比較困難。在排除故障之前,先注意排除機械故障,往往能達到事半功倍的效果。
3.移動前保持安靜。機床處于斷電靜止?fàn)顟B(tài)時,通過了解、觀察、測試、分析,確認為非破壞性故障后,方可通電;在運行條件下,進行動態(tài)觀察、檢查和測試,以發(fā)現(xiàn)故障。對于破壞性故障,必須在通電前消除危險。
4.先簡單后復(fù)雜。當(dāng)多種故障交織隱蔽,一時無從下手時,先解決容易的問題,再解決較難的問題。往往簡單的問題解決后,困難的問題可能會變得更容易。
三、數(shù)控機床故障診斷方法
1.直觀法:(看、聞、問、切)問——機床的故障現(xiàn)象和處理狀態(tài);Look -CRT報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形、冒煙、燒毀,保護器跳閘;聽——異常聲音;氣味-電器元件的燒焦味和其他異味;觸摸-發(fā)熱、振動、接觸不良等。
2.參數(shù)檢查方法:參數(shù)通常存儲在RAM中。有時,電池電壓不足、系統(tǒng)長時間不通電或外部干擾會導(dǎo)致參數(shù)丟失或混亂。應(yīng)根據(jù)故障特征檢查和校對相關(guān)參數(shù)。
3.隔離方法:對于某些故障,很難區(qū)分是數(shù)控部分、伺服系統(tǒng)還是機械部分引起的。常用隔離法。
4.同類型切換方法是用功能相同的備用板替換懷疑有故障的模板,或者互相交換功能相同的模板或單元。
5.功能程序測試法為G,M,S,T的所有指令編寫一些小程序,在診斷故障時運行這些程序,從而判斷功能的缺失。
四。加工精度異常故障的診斷與處理實例
1.機械故障導(dǎo)致加工精度異常。
故障現(xiàn)象:一臺SV-1000立式加工中心,采用Frank系統(tǒng)。連桿模具加工過程中,突然發(fā)現(xiàn)Z軸進給異常,導(dǎo)致切割誤差至少1mm(Z方向過切)。
故障診斷:據(jù)調(diào)查,故障發(fā)生突然。機床點動時,在手動數(shù)據(jù)輸入模式下,各軸運行正常,參考點正常,無任何報警提示,排除了電氣控制部分硬故障的可能。以下幾個方面要逐一檢查。
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,以及加工坐標(biāo)系(G54-G59)的校對和計算。
在點動模式下,Z軸重復(fù)移動。通過看、摸、聽,對運動狀態(tài)進行診斷,發(fā)現(xiàn)Z向運動中噪音異常,尤其是快速點動時,噪音更明顯。由此判斷,機械可能存在隱患。
檢查機床的z軸精度。用手動脈沖發(fā)生器移動Z軸(將其倍率設(shè)為1×100檔,即電機每變化一步進給0.1mm),用百分表觀察Z軸的移動。單向運動保持正常后,向前運動就是起點。脈沖器的每一步變化,機床Z軸移動的實際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm,說明電機運轉(zhuǎn)良好,定位精度也不錯。論機床實際運動位移的變化,可分為四個階段:(1)機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);(2) d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);(3)機床機構(gòu)實際不動,顯示最標(biāo)準的反向間隙;(4)機床的運動距離等于脈沖器的預(yù)設(shè)值(斜率等于1),機床可以恢復(fù)正常運動。無論如何補償反向間隙,其特點是:除(3)階段補償外,其他變化依然存在,尤其是(1)階段嚴重影響機床的加工精度。發(fā)現(xiàn)間隙補償越大,工作臺移動的距離(1)越大。
根據(jù)以上分析和檢查,可能有以下幾種原因:一是電機不正常,二是機械故障,三是螺桿有間隙。為了進一步診斷故障,將電機和絲杠完全斷開,分別檢查電機和機械部分。檢查電機運轉(zhuǎn)是否正常;在對機械部分的診斷中,發(fā)現(xiàn)用手轉(zhuǎn)動螺桿時,在回程運動開始時有很大的空感。一般情況下,你應(yīng)該能感覺到軸承的有序平穩(wěn)運動。
故障排除:經(jīng)拆卸檢查,發(fā)現(xiàn)軸承確實損壞,部分滾珠脫落。更換后機床恢復(fù)正常。
2.控制邏輯不當(dāng)導(dǎo)致加工精度異常。
故障現(xiàn)象:上海某機床廠生產(chǎn)的加工中心,系統(tǒng)弗蘭克。加工過程中發(fā)現(xiàn)機床X軸精度異常,最小精度誤差0.008mm,最大精度1.2 mm,故障診斷:檢查時按要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系。在手動數(shù)據(jù)輸入模式下,在G54坐標(biāo)系下運行一個程序,即“GOOG90G54X60。OY70 . OF150;M30”機床運行時,顯示器上顯示的機械坐標(biāo)值為(X軸)”-1025.243”,并記錄下該值。然后,在手動模式下,將機床點動到任何其他位置,并在手動數(shù)據(jù)輸入模式下再次運行前一程序段。機床停止后,發(fā)現(xiàn)機床坐標(biāo)值顯示為“-1024.891”,與上次執(zhí)行后的值相差0.352mm。同理,點動X軸到不同的位置,重復(fù)執(zhí)行程序段,但顯示器上顯示的數(shù)值不同(用百分表仔細檢查X軸,發(fā)現(xiàn)機械位置的實際誤差與數(shù)字顯示的誤差基本相同,因此認為故障是X軸重復(fù)定位誤差過大引起的。檢查X軸的反向間隙和定位精度,并重新補償其誤差值,但結(jié)果不會有任何影響。所以懷疑光柵尺和系統(tǒng)參數(shù)有問題。但是,為什么會出現(xiàn)這么大的誤差,卻沒有相應(yīng)的報警信息?進一步檢查發(fā)現(xiàn),這個軸是垂直的,松開X軸,主軸箱就掉下來了,導(dǎo)致了誤差。
故障排除:修改機床PLC邏輯控制程序,即X軸釋放時,先使能加載X軸,再釋放X軸;夾緊X軸時,先夾緊X軸,然后取消啟用。經(jīng)過調(diào)整,機床故障得以解決。
3.機床位置問題導(dǎo)致加工精度異常。
故障:杭州產(chǎn)立式數(shù)控銑床,配北京KND-10M系統(tǒng)。點動或加工過程中,發(fā)現(xiàn)Z軸異常。
故障診斷:檢查發(fā)現(xiàn)Z軸上下移動不均勻,有噪音,有一定間隙。電機啟動時,點動模式下Z軸運動有不穩(wěn)定噪音,受力不均勻,感覺電機抖動厲害;向下移動時,沒有那么明顯的抖動;停的時候不抖,在加工過程中很明顯。據(jù)分析,故障原因有三:一是螺桿反向間隙很大;二是Z軸電機工作異常;第三,滑輪損壞到受力不均。但有一個問題需要注意:停止時沒有抖動和上下運動不均勻的現(xiàn)象,所以可以排除電機工作不正常的問題。所以先診斷了機械部分,在診斷測試中沒有發(fā)現(xiàn)異常,在公差范圍內(nèi)。利用排除法則,剩下的只是帶的問題。測試皮帶時,發(fā)現(xiàn)這條皮帶剛換不久。但仔細測試皮帶時發(fā)現(xiàn),皮帶內(nèi)側(cè)有不同程度的損壞,很明顯是受力不均造成的。是什么原因造成的?在診斷中發(fā)現(xiàn)電機擺放有問題,即夾緊角度和位置不對稱造成受力不均。
故障排除:只需重新安裝電機,對準角度,測量距離(電機與Z軸之間的軸承),使皮帶兩側(cè)均勻(長度)。這樣就消除了Z軸上下移動不均勻,噪音和抖動,Z軸的加工恢復(fù)正常。
4.系統(tǒng)參數(shù)未優(yōu)化,電機運行異常。
引起加工精度異常的系統(tǒng)參數(shù)主要有機床進給單元、零點偏置、反向間隙等。比如弗蘭克數(shù)控系統(tǒng),它的進給單位是公制和英制。機床修理過程中,局部處理往往影響零點偏置和間隙的變化,故障處理后應(yīng)及時調(diào)整修改;另一方面,由于機械磨損嚴重或接頭松動,參數(shù)的測量值也可能發(fā)生變化,因此需要對參數(shù)進行相應(yīng)的修改,以滿足機床加工精度的要求。
故障:杭州產(chǎn)立式數(shù)控銑床,配北京KND-10M系統(tǒng)。在加工過程中,發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。
故障診斷:發(fā)現(xiàn)X軸有一定間隙,啟動時電機不穩(wěn)定。用手摸X軸電機時,感覺電機拉得比較用力,但是停下來的時候不明顯,特別是慢跑的時候。據(jù)分析,故障原因有兩個:一是螺桿的側(cè)隙很大;二是X軸電機工作異常。
故障排除:利用KND-10M系統(tǒng)的參數(shù)功能調(diào)試電機。首先對存在的間隙進行補償,然后調(diào)整伺服系統(tǒng)參數(shù)和脈沖抑制函數(shù)參數(shù)。X軸電機抖動消除,機床加工精度恢復(fù)正常。