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(gè)主要原因:機(jī)床進(jìn)給單元發(fā)生變化或改變；機(jī)床各軸零點(diǎn)偏移異常；軸向反向間隙異常；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，即電氣和控制部分不正常；機(jī)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(jī)床故障診斷原理

1.先外后內(nèi)數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣于一體的機(jī)床，所以其故障的發(fā)生會(huì)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(huì)使故障擴(kuò)大，機(jī)床失去精度，性能下降。

2.機(jī)械優(yōu)先于電氣。一般來說，機(jī)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(jī)械故障，往往能達(dá)到事半功倍的效果。

3.移動(dòng)前保持安靜。機(jī)床處于斷電靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，通過了解、觀察、測(cè)試、分析，確認(rèn)為非破壞性故障后，方可通電；在運(yùn)行條件下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察、檢查和測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)故障。對(duì)于破壞性故障，必須在通電前消除危險(xiǎn)。

4.先簡單后復(fù)雜。當(dāng)多種故障交織隱蔽，一時(shí)無從下手時(shí)，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(huì)變得更容易。

三、數(shù)控機(jī)床故障診斷方法

1.直觀法:(看、聞、問、切)問——機(jī)床的故障現(xiàn)象和處理狀態(tài)；Look -CRT報(bào)警信息、報(bào)警指示燈、電容器等元件變形、冒煙、燒毀，保護(hù)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(dòng)、接觸不良等。

2.參數(shù)檢查方法:參數(shù)通常存儲(chǔ)在RAM中。有時(shí)，電池電壓不足、系統(tǒng)長時(shí)間不通電或外部干擾會(huì)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(duì)相關(guān)參數(shù)。

3.隔離方法:對(duì)于某些故障，很難區(qū)分是數(shù)控部分、伺服系統(tǒng)還是機(jī)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(cè)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(shí)運(yùn)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(shí)例

1.機(jī)械故障導(dǎo)致加工精度異常。

故障現(xiàn)象:一臺(tái)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(jìn)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(jī)床點(diǎn)動(dòng)時(shí)，在手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入模式下，各軸運(yùn)行正常，參考點(diǎn)正常，無任何報(bào)警提示，排除了電氣控制部分硬故障的可能。以下幾個(gè)方面要逐一檢查。

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，以及加工坐標(biāo)系(G54-G59)的校對(duì)和計(jì)算。

在點(diǎn)動(dòng)模式下，Z軸重復(fù)移動(dòng)。通過看、摸、聽，對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動(dòng)中噪音異常，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。

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(將其倍率設(shè)為1×100檔，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)。單向運(yùn)動(dòng)保持正常后，向前運(yùn)動(dòng)就是起點(diǎn)。脈沖器的每一步變化，機(jī)床Z軸移動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說明電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，定位精度也不錯(cuò)。論機(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)床運(yùn)動(dòng)距離d1>d=0.1mm(斜率大于1)；(2) d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1)；(3)機(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際不動(dòng)，顯示最標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙；(4)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)距離等于脈沖器的預(yù)設(shè)值(斜率等于1)，機(jī)床可以恢復(fù)正常運(yùn)動(dòng)。無論如何補(bǔ)償反向間隙，其特點(diǎn)是:除(3)階段補(bǔ)償外，其他變化依然存在，尤其是(1)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，工作臺(tái)移動(dòng)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(jī)不正常，二是機(jī)械故障，三是螺桿有間隙。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。檢查電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；在對(duì)機(jī)械部分的診斷中，發(fā)現(xiàn)用手轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿時(shí)，在回程運(yùn)動(dòng)開始時(shí)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(yùn)動(dòng)。

故障排除:經(jīng)拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)軸承確實(shí)損壞，部分滾珠脫落。更換后機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)按要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系。在手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入模式下，在G54坐標(biāo)系下運(yùn)行一個(gè)程序，即“GOOG90G54X60。OY70 . OF150；M30”機(jī)床運(yùn)行時(shí)，顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為(X軸)”-1025.243”，并記錄下該值。然后，在手動(dòng)模式下，將機(jī)床點(diǎn)動(dòng)到任何其他位置，并在手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入模式下再次運(yùn)行前一程序段。機(jī)床停止后，發(fā)現(xiàn)機(jī)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(diǎn)動(dòng)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(xì)檢查X軸，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置的實(shí)際誤差與數(shù)字顯示的誤差基本相同，因此認(rèn)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(bǔ)償其誤差值，但結(jié)果不會(huì)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(huì)出現(xiàn)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)，這個(gè)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(jī)床PLC邏輯控制程序，即X軸釋放時(shí)，先使能加載X軸，再釋放X軸；夾緊X軸時(shí)，先夾緊X軸，然后取消啟用。經(jīng)過調(diào)整，機(jī)床故障得以解決。

3.機(jī)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(diǎn)動(dòng)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(dòng)不均勻，有噪音，有一定間隙。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，點(diǎn)動(dòng)模式下Z軸運(yùn)動(dòng)有不穩(wěn)定噪音，受力不均勻，感覺電機(jī)抖動(dòng)厲害；向下移動(dòng)時(shí)，沒有那么明顯的抖動(dòng)；停的時(shí)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(jī)工作異常；第三，滑輪損壞到受力不均。但有一個(gè)問題需要注意:停止時(shí)沒有抖動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)不均勻的現(xiàn)象，所以可以排除電機(jī)工作不正常的問題。所以先診斷了機(jī)械部分，在診斷測(cè)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(cè)試皮帶時(shí)，發(fā)現(xiàn)這條皮帶剛換不久。但仔細(xì)測(cè)試皮帶時(shí)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(jī)擺放有問題，即夾緊角度和位置不對(duì)稱造成受力不均。

故障排除:只需重新安裝電機(jī)，對(duì)準(zhǔn)角度，測(cè)量距離(電機(jī)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(dòng)不均勻，噪音和抖動(dòng)，Z軸的加工恢復(fù)正常。

4.系統(tǒng)參數(shù)未優(yōu)化，電機(jī)運(yùn)行異常。

引起加工精度異常的系統(tǒng)參數(shù)主要有機(jī)床進(jìn)給單元、零點(diǎn)偏置、反向間隙等。比如弗蘭克數(shù)控系統(tǒng)，它的進(jìn)給單位是公制和英制。機(jī)床修理過程中，局部處理往往影響零點(diǎn)偏置和間隙的變化，故障處理后應(yīng)及時(shí)調(diào)整修改；另一方面，由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或接頭松動(dòng)，參數(shù)的測(cè)量值也可能發(fā)生變化，因此需要對(duì)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。

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(dòng)時(shí)電機(jī)不穩(wěn)定。用手摸X軸電機(jī)時(shí)，感覺電機(jī)拉得比較用力，但是停下來的時(shí)候不明顯，特別是慢跑的時(shí)候。據(jù)分析，故障原因有兩個(gè):一是螺桿的側(cè)隙很大；二是X軸電機(jī)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(jī)。首先對(duì)存在的間隙進(jìn)行補(bǔ)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(jī)抖動(dòng)消除，機(jī)床加工精度恢復(fù)正常。