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數控機床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CNC銑床加工現像:一台SV-1000立式加工中心,采用Frank系統。在加工連杆模具過程中,忽然發現Z軸進給異常,造成至少1mm的切削誤差量(Z方向過切)。
  
  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。用手搖脈衝發生器移動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後作為起始點的正向運動,脈衝器每變化一步,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(斜率大於1);(2)表現出為d1=0。1mm>d2>d3(斜率小於1);(3)機床機構實際沒移動,表現出最標准的反向間隙;(4)機床運動距離與脈衝器經定數值相等(斜率等於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。更換後機床恢復正常。
  
  2。控制邏輯不妥導致加工精度異常
  
  故障現像:一台上海機床廠家生產的加工中心,系統是Frank。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;”,待機床運行結束後顯示器上顯示的機械坐標值為(X軸)“-1025。243”,記錄下該數值。然後在手動方式下,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,待機床停止後,發現此時機床坐標數值顯示為“-1024。891”,同上一次執行後的數值比較相差了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。但為什麼產生如此大的誤差,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軸夾緊銑床加工時,先把X軸夾緊後,再把使能去掉。調整後機床故障得以解決。
  
  3。機床位置問題導致加工精度異常
  
  故障現像:一台杭州產的立式數控銑床,配備北京KND-10M系統。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,就沒有抖動得這麼明顯;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,所以電機工作台中CNC加工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,是什麼原因造成的呢在診斷中發CNC搪床加工現電機放置有問題,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,對准角度,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像就消除了,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於局部處理,常常影響到零點偏置和間隙的變化,故障處理完畢後應作適時的調整和修改;另一方面,由於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。
  
  故障現像:一台杭州產的立式數控銑床,配備北京KND-10M系統。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像。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KND-10M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衝抑制功能參數,X軸電機的抖動消除,機床加工精度恢復正常。

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