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关于数控机床精度异常故障的处理探究

添加日期:2018/7/19 16:10:42

 摘 要:随着社会的发展,科技的进步,我国工业产业的自动化水平不断提高,数控机床的应用越来越广泛。数控机床具有高效率、精加工、稳定性强等特点,与传统机床相比,具有明显的加工优势。然而,在实际生产过程中,数控机床精度异常故障时有发生,对正常的生产管理造成了严重困扰。
关键词:数控机床;精度异常;故障处理

  1 概述
加工精度异常是数控机床较为常见的故障,该故障的成因众多、隐蔽性强,不易进行诊断排障。下面将从机械、电气以及加工这三个方面入手,对加工精度异常的起因进行具体分析。
1.1机械方面
机械传动装置出现故障,例如轴承、联轴器等损坏;轴承预紧力失当,预留的导轨间隙不合理;因主结构件磨损而降低了加工的运动精度;机床热变形导致的精度故障等等。
1.2电气方面
进给单位发生变化,数控机床的零点偏置出现故障;系统位置环或者速度环失常;反向间隙、伺服增益等技术参数的设置不妥当;电气控制系统的伺服驱动装置故障;接地不规范,未采用相关屏蔽措施。
1.3加工方面
加工工艺存在问题,如刀具种类、工装方式选择不合理等;数控程序失误,加工路线、零点定位不正确;加工参数设置不合理,加工余量、进给速度不准确;刀具磨损,坐标点计算异常;刀具补偿数值错误等。
2 故障诊断原则
2.1先外部,后内部
对数控机床精度异常进行故障诊断时,应该按照“先外部,后内部”的顺序仔细排查,同时,要尽可能保持机床原样,减少拆卸范围,否则,在故障诊断清晰之前,盲目动手,很可能会扩大故障影响,使废件数量进一步增加,降低数控机床的工作效率。
2.2先机械,后电气
总体来说,机械故障的排查过程比电气故障要简单一些,所以,维修人员一般都会先进行机械故障的诊断和处置,然后再进行电气故障排除,这样一来,可以有效提高检修效率。
2.3静动相宜
检修数控机床前,必须要先切断电源,在机床完全静止的条件下,才可以近距离对其进行故障诊断分析。如若是非破坏性故障,则可以恢复供电,启动机床,进行相关的检验与测试,进而排除或者确定故障的具体位置。如若是破坏性故障,则需先采取相应的措施,在保证人员、设备安全的基础之上,才可以恢复供电,使设备正常运行。
2.4先简单,后复杂
当遇到棘手的故障,比如说多种故障重合,诊断难度相当大的时候,应该采用先简单、后复杂的方式,循序渐进地排除或确定故障位置,有效防止机床故障的进一步扩展。瓦轴代理
3 故障检测方法
3.1直观法
直观法主要包括以下内容:了解故障的具体情况,检测加工件缺陷;检测报警功能是否有效,指示灯、电容器等部件有无损坏;试运行机床,检查是否有不正常的响动;检测机械构件是否有发热、抖动等现象。
3.2参数检查法
参数出现异常一般都是由电池电量不足或者外部信号干扰等造成的。遇到该类故障,应该仔细分析故障类型以及故障特征,有效检测相关参数,及时校对。
3.3同类对调法
同类对调法即直接将功能相同的两个元件互换位置或者是用功能相同的元件替换可能异常的元件,进而诊断故障起因。
3.4功能程序测试法
将准备功能(G)、辅助功能(M)、进给速度(F)、主轴功能(S)、刀具功能(T)的所有指令编写数控程序,通过这些程序诊断机床功能异常。
4 精度异常故障实例分析
4.1机床热变形导致的精度异常
产于德国DMG的MH800C数控机床,在运行一段时间之后,所加工零件的尺寸就会发生变化,除此之外,没有其他异常情况。
通过初步分析,认为有三种情况可能会导致该故障:其一,由机械磨损,联接件松动而导致的精度异常。通过对各轴反向是否存在间隙和皮带传动装置进行检测,发现间隙确实存在,而传动连接并没有松动。遇到这种情况,应该将反向间隙补偿到各个坐标轴中,然后运行机床,发现问题没有得到明显改善,这说明此故障与反向间隙关系不大。其二,有可能是因为外界信号对驱动系统造成干扰而导致的异常故障。通过检查发现,各控制电路的接地情况良好、屏蔽措施也是有效的,因而可以判定该故障与电气控制也没什么联系。其三,就是加工过程中,随着温度的升高,机床发生了变形。对数控机床的地脚进行检查,未发现异常;启动机床,每隔半个小时检测一下同一位置的坐标数值,通过反复试验发现,随着主轴温度不断升高,检测值会随之增加,而当温度降下来之后,检测值也慢慢回到初始状态,这足可以说明该故障是由温度变化直接导致的。维修人员需要仔细研究坐标值和温度之间的关系,探寻二者之间的变化规律,并将补偿值输入到计算机程序中,系统自动对间隙进行补偿,恢复数控机床的加工精度。
4.2机械传动部件故障导致的加工精度异常
卧式加工中心,产地宁江,型号THM6350,数控系统选用FAGOR8055。在洗削壳体时,Z轴进给突然出现异常,导致超过1mm的过切误差。该故障属于偶然事件,在点动以及MDI操作模式下,数控机床的各轴进给量和回参考点均正常,设备无报警。
初步判定该故障应该与电气控制无关,通过检测分析,认为该故障可能由以下三个原因导致的:第一,电机故障;第二,机械故障;第三,存在间隙。完全分离电机和丝杠,并进一步逐项进行排查。发现电机无异常,说明该故障并非电机故障导致的。进行机械检查,人为盘动丝杠,会在运动初始感到十分明显的空缺感,与常规下的轴承移动大不相同。所以,故障在机械方面的几率比较大。通过拆卸检查发现,轴承磨损严重,滚珠已经有脱落现象。更换轴承之后,数控机床恢复正常工作。
4.3电气参数更改导致的精度异常
数控立式加工中心,型号V600C,产于大河机床厂,数控系统为FANUC0-M,在实际运行过程中,数控机床的X轴出现精度异常故障,经初步检查,发现X轴有间隙,并且电机启动时会有比较严重的振动,尤其是在JOG方式下更为显著。
通过检测,认为导致故障的原因可能有两种:其一,机械反向间隙太大;其二,X轴电机故障。在补偿反向间隙之后,故障并没消失,这说明第一种可能性被排除。那么,再采用FANUC系统调试X轴电机,在对伺服增益参数、脉冲功能参数做出调整之后,X轴电机不再抖动,数控机床的高精密性得以恢复。
4.4系统参数发生变化或改动
一台数控仪表车床CS-GT,产于美国的哈挺公司,因加工英制螺纹,进给单位变为英制,而加工完成之后操作人员未及时调整回公制,导致后续加工出现精度异常。
系统参数涉及到机床的进给单位、零点偏置、反向间隙等,进行故障诊断或者日常维修时都可能对系统参数造成影响,进而降低数控机床的加工精度。所以,相关人员要对此多加注意,避免类似事件的发生。另外,机械严重磨损、连接松动等也可能会改变参数值,需要对参数进行相应调整,从而恢复数控机床的加工精度。
5 其他注意事项
(1)对于数控机床的质量要严格把关。(2)建立健全设备维护保养制度。(3)提高相关人员的技术水平。
6 结语
总而言之,数控机床精度异常故障的起因比较复杂,排障工作相对来说具有一定难度。维修人员可以从机械、电气以及加工这三个方面入手,检测分析故障原因。当诊断困难,无法确定故障起因时,尽量不要大范围拆卸,避免进一步扩大故障影响。同时,车间管理部门要对生产计划进行统筹安排,合理规劃使用机床,并定期对其进行维护保养。
参考文献
[1]佟晓飞.机械加工精度的影响因素及提高措施初探[J].黑龙江科技信息,2011,(19):7.
[2]蒋飞龙,冯桂香.数控机床加工精度分析与应用[J].中国新技术新产品,2010,(1):123.
[3]张福荣,赖天伦.机械传动非线性因素对数控加工精度的影响[J].机械研究与应用,2013,6):30-31.
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