影響數(shù)控銑床加工精度案例分析

　     數(shù)控銑床屬于精密設(shè)備，但是在使用過程中難免會(huì)遇到數(shù)控銑床加工精度異?，F(xiàn)象，影響產(chǎn)品的加工精度，形成這類故障的原因主要有四個(gè)方面：
　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)； 
　　2.機(jī)床位置環(huán)異常； 
　　3.電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分異常； 
　　4.機(jī)械故障，如絲杠，軸承，聯(lián)軸器等部件。另外加工程序的編制，刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常。 
　    針對以上常見的故障，下面根據(jù)案例一一進(jìn)行分析及研究 
　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)導(dǎo)致加工精度異常 
　　一臺(tái)數(shù)控立式銑床，配置FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。在加工批零件時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)班加工出來的零件均比要求尺寸?。╔軸方向超差-0.03，Y軸方向超差-0.05），而該班之前的零件尺寸均在公差范圍內(nèi)。檢查程序、刀具均正常，檢查各軸反向間隙，發(fā)現(xiàn)X軸間隙剛好為0.03MM，Y軸間隙為0.05MM。進(jìn)一步了解情況得知，原來前一天技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)設(shè)備維護(hù)時(shí)，誤將反向間隙參數(shù)號(hào)1851的單位μm當(dāng)成了10μm，結(jié)果將X軸間隙30μm設(shè)成了3μm，Y軸間隙50μm設(shè)成了5μm，導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。 
　　系統(tǒng)參數(shù)主要包括機(jī)床進(jìn)給單位、零點(diǎn)偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進(jìn)給單位有公制和英制兩種。機(jī)床修理過程中某些處理，常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化，故障處理完畢應(yīng)作適時(shí)地調(diào)整和修改；另一方面，由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或連結(jié)松動(dòng)也可能造成參數(shù)實(shí)測值的變化，需對參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿足機(jī)床加工精度的要求。 
　　2.機(jī)械故障導(dǎo)致的加工精度異常 
　　案例一：一臺(tái)GSVM6540A立式加工中心，采用FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削模具過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，造成至少0.3mm的切削誤差量（Z向過切）。調(diào)查中了解到：故障是突然發(fā)生的。機(jī)床在點(diǎn)動(dòng)、MDI操作方式下各軸運(yùn)行正常，且回參考點(diǎn)正常；無任何報(bào)警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認(rèn)為，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進(jìn)行檢查。 
　?。?）檢查機(jī)床正運(yùn)行的加工程序段，特別是加工深度設(shè)定、刀具長度補(bǔ)償、加工坐標(biāo)系（G54～G59）的調(diào)用等，檢查后并無異常。 
　?。?）在點(diǎn)動(dòng)方式下，反復(fù)運(yùn)動(dòng)Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動(dòng)聲音并無異常。 
　?。?）檢查機(jī)床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動(dòng)Z軸，（將手脈倍率定為1×100的擋位，即每變化一步，電機(jī)進(jìn)給0.1mm），配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動(dòng)情況。在單向運(yùn)動(dòng)精度保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動(dòng)，手脈每變化一步，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm，說明電機(jī)運(yùn)行良好，定位精度良好。但在反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)明顯間隙。將手輪設(shè)成1×10擋位，配合百分表反復(fù)測量得到Z軸的反向間隙為0.25MM，修改系統(tǒng)1851號(hào)參數(shù)進(jìn)行Z軸反向間隙補(bǔ)償，再用百分表測量Z軸反向間隙，間隙消除，故障初步排除。 
　?。?）進(jìn)行試加工驗(yàn)證。再加工后發(fā)現(xiàn)，Z軸誤差依然存在，誤差值約為0.2MM，由此判斷Z軸連結(jié)機(jī)構(gòu)存在機(jī)械故障。 
　?。?）檢查Z軸連結(jié)機(jī)構(gòu)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)Z軸絲桿的緊固螺母有松動(dòng)跡像，造成Z軸絲桿軸向竄動(dòng)，以致誤差的出現(xiàn)。調(diào)緊螺母，注意松緊程度，過松會(huì)有反向間隙，過緊會(huì)使絲桿受力過大，造成振動(dòng)。再次修改系統(tǒng)1851號(hào)參數(shù)進(jìn)行Z軸反向間隙補(bǔ)償，以致間隙消除。試加工后，故障排除。 
　　案例二：一臺(tái)GSVM6540A立式加工中心，采用FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。在加工一長方形模坯時(shí)，發(fā)現(xiàn)Y軸方向?qū)挾鹊木犬惓?，?shí)測尺寸比要求小0.2-0.3MM，而且右端的實(shí)測值要比左端的小，但X軸方向的長度精度正常。分析步驟如下： 
　　（1）首先檢查零件的CAD造型及加工程序，均無發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。 
　?。?）用百分表檢查Y軸精度，發(fā)現(xiàn)Y軸定位精度良好。由可知誤差是在有載荷的情況下才出現(xiàn)的。分析可知，故障原因有二：一是Z軸導(dǎo)軌線條松，二是X導(dǎo)軌線條松。根據(jù)零件實(shí)測值右端比左端小的特點(diǎn)初步認(rèn)定故障是由X導(dǎo)軌右邊的線條松動(dòng)造成的。 
　?。?）拆缷X軸右邊防護(hù)罩，觀察X導(dǎo)軌右邊的線條，發(fā)現(xiàn)果然有松動(dòng)的跡像。 
　?。?）調(diào)緊導(dǎo)軌線條后試加工，精度正常，故障排除。 
　　3.機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常 
　　一臺(tái)數(shù)控立式銑床，配置FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。在加工完一模具零件后，用量具測量發(fā)現(xiàn)X軸尺寸超差-0.05MM左右。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機(jī)啟動(dòng)時(shí)存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機(jī)時(shí)感覺電機(jī)抖動(dòng)比較嚴(yán)重，啟停時(shí)不太明顯，JOG方式下較明顯。 
　　分析認(rèn)為，故障原因有兩點(diǎn)，一是機(jī)械反向間隙較大；二是X軸電機(jī)工作異常，電機(jī)抖動(dòng)導(dǎo)致丟步。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。首先對存在的間隙進(jìn)行了補(bǔ)償；調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機(jī)的抖動(dòng)消除，機(jī)床加工精度恢復(fù)正常。 
　　4.機(jī)床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌讓?dǎo)致加工精度異常 
　　一臺(tái)TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 18i，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床Y軸精度異常，精度誤差*小在0.006mm左右，*大誤差可達(dá)到1.400mm。檢查中，機(jī)床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系。在MDI方式下，以G54坐標(biāo)系運(yùn)行一段程序即“G90 G54 Y80 F100；M30；”，待機(jī)床運(yùn)行結(jié)束后顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為“-1046.605”，記錄下該值。然后在手動(dòng)方式下，將機(jī)床Y軸點(diǎn)動(dòng)到其他任意位置，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機(jī)床停止后，發(fā)現(xiàn)此時(shí)機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)數(shù)顯值為“-1046.992”，同第一次執(zhí)行后的數(shù)顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點(diǎn)動(dòng)到不同的位置，反復(fù)執(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定。用百分表對Y軸進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置實(shí)際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認(rèn)為故障原因?yàn)閅軸重復(fù)定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行仔細(xì)檢查，重新作補(bǔ)償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問題，但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警信息呢？進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該軸為垂直方向的軸，當(dāng) Y軸松開時(shí)，主軸箱向下掉，造成了超差。 
對機(jī)床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時(shí)，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開；而在夾緊時(shí)，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調(diào)整后機(jī)床故障得以解決。 
      如果在使用中發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，請及時(shí)和廠家售后服務(wù)聯(lián)系，在技術(shù)人員的指導(dǎo)下完成操作。