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線軌加工中心加工精度異常故障診斷

來源:平凡數控 作者:平凡數控 時間:2016-11-08
   線軌加工中心加工精度異常故障診斷和處理實例
  
  1.機械故障導致加工精度異常
  
  故障現象:一臺線軌加工中心,在加工連桿模具過程中,忽然發現Z軸進給異常,造成至少1mm的切削誤差量。
  
  故障診斷:調查中了解到,故障是忽然發生的。機床在點動,在手動輸入數據方式操作下各個軸運行正常,且回參考點正常,無任何報警提示,電氣控制部分硬故障的可能性排除。應主要對以下幾個方面逐一進行檢查。
  
  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,加工坐標系(G54-G59)的校對和計算。
  
  在點動方式下,反復運動Z軸,經過視,觸,聽,對其運動狀態診斷,發現Z向運動噪音異常,特別是快速點動,噪音更加明顯。由此判斷,機械方面可能存在隱患。
  
  檢查機床Z軸精度。用手搖脈沖發生器移動Z軸,(將其倍率定為1×100的擋位,即每變化一步,電機進給0.1mm),配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動保持正常后作為起始點的正向運動,脈沖器每變化一步,機床Z軸運動的實際距離d=d1=d2=d3=…=0.1mm,說明電機運行良好,定位精度也良好。而返回機床實際運動位移的變化上,可以分為四個階段:
  
  (1)機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);(2)表現出為d1=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);(3)機床機構實際沒移動,表現出最標準的反向間隙;(4)機床運動距離與脈沖器經定數值相等(斜率等于1),恢復到機床的正常運動。
  
  無論怎樣對反向間隙進行補償,其表現出的特征是:除了(3)階段補償外,其他各段變化依然存在,特別是(1)階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現,間隙補償越大,(1)階段移動的距離也越大。
  
  分析上述檢查認為存在幾點可能原因:一是電機有異常,二是機械方面有故障,三是絲杠存在間隙。為了進一步診斷故障,將電機和絲杠完全脫開,分別對電機和機械部分進行檢查。檢查結果是電機運行正常;在對機械部分診斷中發現,用手盤動絲杠時,返回運動初始有很大的空缺感。而正常情況下,應該能感覺到軸承有序而平滑的移動。
  
  故障處理:經過拆卸檢查發現該軸承確實受損,且有滾珠脫落。更換后機床恢復正常。
  
  2.控制邏輯不妥導致加工精度異常
  
  故障現象:一臺線軌加工中心加工過程中,發現該機床X軸精度異常,精度誤差最小為0.008mm,最大為1.2mm.故障診斷:檢查中,機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。
  
  在手動輸入數據方式操作下,以G54坐標系運行一段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150;M30;”,待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為(X軸)“-1025.243”,記錄下該數值。然后在手動方式下,將機床點動到其他任意位置,再次在手動輸入數據方式操作下運行剛才的程序段,待機床停止后,發現此時機床坐標數值顯示為“-1024.891”,同上一次執行后的數值比較相差了0.352mm.按照同樣的方法,將X軸點動移動到不同的位置,反復執行該程序段,而顯示器上顯示的數值都有所不同(不穩定)。
  
  用百分表對X軸進行仔細檢查,發現機械位置實際誤差同數字顯示出來的誤差基本一致,從而認為故障原因為X軸重復定位誤差過大。對X軸的反向間隙及定位精度進行檢查,重新補償其誤差值,結果起不到任何作用。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問題。但為什么產生如此大的誤差,卻又未出現相應的報警信息進一步檢查發現,此軸為垂直方向的軸,當X軸松開時主軸箱向下掉,造成了誤差。
  
  故障處理:對機床的PLC邏輯控制程序做了修改,即在X軸松開時,先把X軸使能加載,再把X軸松開;而在X軸夾緊時,先把X軸夾緊后,再把使能去掉。調整后機床故障得以解決。

                                                                               VMC550L小型線軌加工中心
  
  3.機床位置問題導致加工精度異常
  
  故障現象:一臺立式加工中心,在點動或加工過程中,發現Z軸異常。
  
  故障診斷:檢查發現,Z軸上下移動不均勻且有噪聲,且存在一定間隙。電機啟動時,在點動方式下Z軸向上運動存在不穩定的噪聲及受力不均勻,且感覺電機抖動比較厲害;而向下運動時,就沒有抖動得這么明顯;停止時不抖動,在加工過程中表現得比較明顯。
  
  分析認為,故障原因有三點:一是絲杠反向間隙很大;二是Z軸電機工作異常;三是皮帶輪受損至受力不均。但有一個問題要注意的是,停止時不抖動,上下運動不均勻,所以電機工作異常這個問題可以排除。因此先對機械部分診斷,在診斷測試過程中沒有發現異常,在公差之內。利用排除法則,余下的只有皮帶問題了,在檢測皮帶時,發覺這條皮帶剛換不久,但在細心檢測皮帶時,發現皮帶內側出現不同程度的受損,很明顯是受力不均所至,是什么原因造成的呢在診斷中發現電機放置有問題,即裝夾的角度位置不對稱造成受力不均。
  
  故障處理:只要將電機重裝,對準角度,測量好距離(電機與Z軸的軸承),皮帶兩邊(長度)要均勻。這樣,Z軸上下移動不均勻且有噪聲及抖動現象就消除了,Z軸加工恢復正常。
  
  4.系統參數未優化,電機運行異常
  
  導致加工精度異常系統參數主要包括機床進給單位,零點偏置,反向間隙等。例如Frank數控系統,其進給單位有公制和英制兩種。在機床修理過程中對于局部處理,常常影響到零點偏置和間隙的變化,故障處理完畢后應作適時的調整和修改;另一方面,由于機械磨損嚴重或連接位松動也可能造成參數實測值的變化,需要對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。
  
  故障現象:一臺立式數控銑床,在加工過程中,發現X軸精度異常。
  
  故障診斷:檢查發現X軸存在一定間隙,且電機啟動時存在不穩定的現象。用手觸摸X軸電機時感覺電機拉動比較厲害,停止時拉動不明顯,尤其是點動方式下比較明顯。分析認為,故障原因有兩點:一是絲杠反間隙很大;二是X軸電機工作異常。
  
  故障處理:利用系統的參數功能,對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償,再調整伺服系統參數及脈沖抑制功能參數,X軸電機的抖動消除,機床加工精度恢復正常
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