一退旅、造成加工精度異常故障的原因

造成加工精度異常故障的原因隱蔽性強(qiáng)熊赦，診斷難度比較大，歸納出五個(gè)主要原因：機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化；機(jī)床各個(gè)軸的零點(diǎn)偏置異常疆逸；軸向的反向間隙異常绪忙；電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分異常慷组；機(jī)械故障，如絲杠躯殷，軸承溢棱，軸聯(lián)器等部件。另外加工程序的編制独府，刀具的選擇及人為因素吩伊，也可能導(dǎo)致加工精度異常。

二婆沟、數(shù)控機(jī)床故障診斷原則

1.先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械便螟，液壓，電氣為一體的機(jī)床唠摹，故其故障的發(fā)生也會(huì)由這三者綜合反映出來(lái)爆捞。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進(jìn)行排查，盡量避免隨意地啟封勾拉，拆卸煮甥，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度藕赞，降低性能成肘。

2.先機(jī)械后電氣一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械故障較易發(fā)覺(jué)斧蜕，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度較大些双霍。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障批销，往往可達(dá)到事半功倍的效果洒闸。

3.先靜后動(dòng)先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)下，通過(guò)了解风钻，觀察顷蟀，測(cè)試，分析缎选，確認(rèn)為非破壞性故障后展管，方可給機(jī)床通電；在運(yùn)行工況下否胜，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察瓣老，檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。而對(duì)破壞性故障崇已，必須先排除危險(xiǎn)后户挟，方可通電。

4.先簡(jiǎn)單后復(fù)雜當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋贱起，一時(shí)無(wú)從下手時(shí)中痴，應(yīng)先解決容易的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題迫扫。往往簡(jiǎn)單問(wèn)題解決后疮窟，難度大的問(wèn)題也可能變得容易。

三诬絮、數(shù)控機(jī)床故障診斷方法

1.直觀法：（望聞問(wèn)切）問(wèn)-機(jī)床的故障現(xiàn)象鬼癣，加工狀況等；看-CRT報(bào)警信息啤贩，報(bào)警指示燈待秃，電容器等元件變形煙熏燒焦，保護(hù)器脫扣等痹屹；聽(tīng)-異常聲響章郁；聞-電氣元件焦糊味及其它異味；摸-發(fā)熱痢掠，振動(dòng)驱犹，接觸不良等。

2.參數(shù)檢查法：參數(shù)通常是存放在RAM中足画，有時(shí)電池電壓不足雄驹，系統(tǒng)長(zhǎng)期不通電或外部干擾都會(huì)使參數(shù)丟失或混亂，應(yīng)根據(jù)故障特征淹辞，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)医舆。

3.隔離法：一些故障，難以區(qū)分是數(shù)控部分象缀，還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造成的彪饺，常采用隔離法。

4.同類(lèi)對(duì)調(diào)法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板促弯，或?qū)⒐δ芟嗤哪０寤騿卧嗷ソ粨Q通冕。

5.功能程序測(cè)試法將G，M诲厚，S创炉，T，功能的全部指令編寫(xiě)一些小程序蔽曙，在診斷故障時(shí)運(yùn)行這些程序尺那，即可判斷功能的缺失为巾。

四、加工精度異常故障診斷和處理實(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立式加工中心丹自，采用Frank系統(tǒng)彰朴。在加工連桿模具過(guò)程中，忽然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常弹值，造成至少1mm的切削誤差量（Z方向過(guò)切）据智。

故障診斷：調(diào)查中了解到，故障是忽然發(fā)生的豫尽。機(jī)床在點(diǎn)動(dòng)贝咙，在手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式操作下各個(gè)軸運(yùn)行正常，且回參考點(diǎn)正常拂募，無(wú)任何報(bào)警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除窟她。應(yīng)主要對(duì)以下幾個(gè)方面逐一進(jìn)行檢查陈症。

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(zhǎng)度補(bǔ)償震糖，加工坐標(biāo)系（G54-G59）的校對(duì)和計(jì)算录肯。

在點(diǎn)動(dòng)方式下，反復(fù)運(yùn)動(dòng)Z軸吊说，經(jīng)過(guò)視论咏，觸，聽(tīng)颁井，對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)診斷厅贪，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動(dòng)噪音異常，特別是快速點(diǎn)動(dòng)雅宾，噪音更加明顯倚撰。由此判斷，機(jī)械方面可能存在隱患擅锁。

檢查機(jī)床Z軸精度窝秤。用手搖脈沖發(fā)生器移動(dòng)Z軸，（將其倍率定為1×100的擋位母谋，即每變化一步幽州，電機(jī)進(jìn)給0.1mm），配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動(dòng)情況堰哗。在單向運(yùn)動(dòng)保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動(dòng)匙戚，脈沖器每變化一步，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm飘具，說(shuō)明電機(jī)運(yùn)行良好猴试，定位精度也良好鲁压。而返回機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移的變化上，可以分為四個(gè)階段：（1）機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離d1>d=0.1mm（斜率大于1）粒惜；（2）表現(xiàn)出為d1=0.1mm>d2>d3（斜率小于1）佣棠；（3）機(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際沒(méi)移動(dòng)，表現(xiàn)出最標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙蜡镶；（4）機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離與脈沖器經(jīng)定數(shù)值相等（斜率等于1）雾袱，恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動(dòng)。無(wú)論怎樣對(duì)反向間隙進(jìn)行補(bǔ)償官还，其表現(xiàn)出的特征是：除了（3）階段補(bǔ)償外芹橡，其他各段變化依然存在，特別是（1）階段嚴(yán)重影響到機(jī)床的加工精度望伦。補(bǔ)償中發(fā)現(xiàn)林说，間隙補(bǔ)償越大，（1）階段移動(dòng)的距離也越大屯伞。

分析上述檢查認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因：一是電機(jī)有異常腿箩，二是機(jī)械方面有故障，三是絲杠存在間隙劣摇。為了進(jìn)一步診斷故障珠移，將電機(jī)和絲杠完全脫開(kāi)，分別對(duì)電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查末融。檢查結(jié)果是電機(jī)運(yùn)行正常钧惧；在對(duì)機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤(pán)動(dòng)絲杠時(shí)粮郁，返回運(yùn)動(dòng)初始有很大的空缺感叮歧。而正常情況下，應(yīng)該能感覺(jué)到軸承有序而平滑的移動(dòng)学咸。

故障處理：經(jīng)過(guò)拆卸檢查發(fā)現(xiàn)該軸承確實(shí)受損忆颇，且有滾珠脫落。更換后機(jī)床恢復(fù)正常纠惧。

2.控制邏輯不妥導(dǎo)致加工精度異常

故障現(xiàn)象：一臺(tái)上海機(jī)床廠家生產(chǎn)的加工中心卿截，系統(tǒng)是Frank.加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床X軸精度異常赛虽，精度誤差最小為0.008mm拨蓖，最大為1.2mm.故障診斷：檢查中，機(jī)床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系刺泌。在手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式操作下照旺，以G54坐標(biāo)系運(yùn)行一段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150；M30男枝；”酝浦，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（X軸）“-1025.243”分衫，記錄下該數(shù)值。然后在手動(dòng)方式下般此，將機(jī)床點(diǎn)動(dòng)到其他任意位置蚪战，再次在手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式操作下運(yùn)行剛才的程序段，待機(jī)床停止后铐懊，發(fā)現(xiàn)此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)數(shù)值顯示為“-1024.891”邀桑，同上一次執(zhí)行后的數(shù)值比較相差了0.352mm.按照同樣的方法，將X軸點(diǎn)動(dòng)移動(dòng)到不同的位置科乎，反復(fù)執(zhí)行該程序段壁畸，而顯示器上顯示的數(shù)值都有所不同（不穩(wěn)定）。用百分表對(duì)X軸進(jìn)行仔細(xì)檢查茅茂，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置實(shí)際誤差同數(shù)字顯示出來(lái)的誤差基本一致捏萍，從而認(rèn)為故障原因?yàn)閄軸重復(fù)定位誤差過(guò)大。對(duì)X軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行檢查空闲，重新補(bǔ)償其誤差值照弥，結(jié)果起不到任何作用。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問(wèn)題进副。但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻又未出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警信息進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)铣修，此軸為垂直方向的軸遣抄，當(dāng)X軸松開(kāi)時(shí)主軸箱向下掉，造成了誤差杭喊。

故障處理：對(duì)機(jī)床的PLC邏輯控制程序做了修改庵臼，即在X軸松開(kāi)時(shí)，先把X軸使能加載烤恃，再把X軸松開(kāi)揽邀；而在X軸夾緊時(shí)，先把X軸夾緊后肴奠，再把使能去掉辙势。調(diào)整后機(jī)床故障得以解決。

3.機(jī)床位置問(wèn)題導(dǎo)致加工精度異常

故障現(xiàn)象：一臺(tái)杭州產(chǎn)的立式數(shù)控銑床乡优，配備北京KND-10M系統(tǒng)羞媳。在點(diǎn)動(dòng)或加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)Z軸異常秫辨。

故障診斷：檢查發(fā)現(xiàn)扼菠，Z軸上下移動(dòng)不均勻且有噪聲，且存在一定間隙坝咐。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)循榆，在點(diǎn)動(dòng)方式下Z軸向上運(yùn)動(dòng)存在不穩(wěn)定的噪聲及受力不均勻析恢，且感覺(jué)電機(jī)抖動(dòng)比較厲害；而向下運(yùn)動(dòng)時(shí)秧饮，就沒(méi)有抖動(dòng)得這么明顯映挂；停止時(shí)不抖動(dòng)，在加工過(guò)程中表現(xiàn)得比較明顯浦楣。分析認(rèn)為袖肥，故障原因有三點(diǎn)：一是絲杠反向間隙很大；二是Z軸電機(jī)工作異常振劳；三是皮帶輪受損至受力不均椎组。但有一個(gè)問(wèn)題要注意的是，停止時(shí)不抖動(dòng)历恐，上下運(yùn)動(dòng)不均勻寸癌，所以電機(jī)工作異常這個(gè)問(wèn)題可以排除。因此先對(duì)機(jī)械部分診斷弱贼，在診斷測(cè)試過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常兰捣，在公差之內(nèi)。利用排除法則卓胶，余下的只有皮帶問(wèn)題了赞亡，在檢測(cè)皮帶時(shí)，發(fā)覺(jué)這條皮帶剛換不久鄙划，但在細(xì)心檢測(cè)皮帶時(shí)生纫，發(fā)現(xiàn)皮帶內(nèi)側(cè)出現(xiàn)不同程度的受損，很明顯是受力不均所至药锯，是什么原因造成的呢在診斷中發(fā)現(xiàn)電機(jī)放置有問(wèn)題都陵，即裝夾的角度位置不對(duì)稱(chēng)造成受力不均。

故障處理：只要將電機(jī)重裝怒随，對(duì)準(zhǔn)角度造轴，測(cè)量好距離（電機(jī)與Z軸的軸承），皮帶兩邊（長(zhǎng)度）要均勻彰你。這樣胀邀，Z軸上下移動(dòng)不均勻且有噪聲及抖動(dòng)現(xiàn)象就消除了，Z軸加工恢復(fù)正常柿菩。

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

導(dǎo)致加工精度異常系統(tǒng)參數(shù)主要包括機(jī)床進(jìn)給單位，零點(diǎn)偏置碗旅，反向間隙等渡处。例如Frank數(shù)控系統(tǒng)，其進(jìn)給單位有公制和英制兩種祟辟。在機(jī)床修理過(guò)程中對(duì)于局部處理医瘫，常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化侣肄，故障處理完畢后應(yīng)作適時(shí)的調(diào)整和修改；另一方面醇份，由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或連接位松動(dòng)也可能造成參數(shù)實(shí)測(cè)值的變化稼锅，需要對(duì)參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿(mǎn)足機(jī)床加工精度的要求。

故障現(xiàn)象：一臺(tái)杭州產(chǎn)的立式數(shù)控銑床僚纷，配備北京KND-10M系統(tǒng)矩距。在加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常怖竭。

故障診斷：檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙锥债，且電機(jī)啟動(dòng)時(shí)存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機(jī)時(shí)感覺(jué)電機(jī)拉動(dòng)比較厲害茁螺，停止時(shí)拉動(dòng)不明顯钧鸥，尤其是點(diǎn)動(dòng)方式下比較明顯。分析認(rèn)為烦猾，故障原因有兩點(diǎn)：一是絲杠反間隙很大膏莽；二是X軸電機(jī)工作異常。

故障處理：利用KND-10M系統(tǒng)的參數(shù)功能卤舆，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試体六。首先對(duì)存在的間隙進(jìn)行補(bǔ)償，再調(diào)整伺服系統(tǒng)參數(shù)及脈沖抑制功能參數(shù)挥肤，X軸電機(jī)的抖動(dòng)消除挥桑，機(jī)床加工精度恢復(fù)正常。

（世界先進(jìn)制造技術(shù)論壇）

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