怎樣解決數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障

生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強(qiáng)、診斷難度大。導(dǎo)致此類故障的原因主要有以下方面：

　　1)機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化

　　2)機(jī)床各軸的零點(diǎn)偏置(NULLOFFSET)異常

　　3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常

　　4)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障

　　5)此外，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。

　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)

　　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。脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵、激光干涉儀等都是增量檢測(cè)裝置。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(cè)值的變化，需對(duì)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

　　一臺(tái)THM6350臥式加工中心，采用FANUC0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機(jī)葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。五金工具包括各種手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、切割工具、汽保工具、農(nóng)用工具、起重工具、測(cè)量工具、工具機(jī)械、切削工具、工夾具、刀具、模具、刃具、砂輪、鉆頭、拋光機(jī)、工具配件、量具刃具、磨具磨料等。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(duì)以下幾方面逐一進(jìn)行檢查。

　　(1)檢查機(jī)床精度異常時(shí)正運(yùn)行的加工程序段，特別是刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、加工坐標(biāo)系(G54～G59)的校對(duì)及計(jì)算。

　　(2)在點(diǎn)動(dòng)方式下，反復(fù)運(yùn)動(dòng)Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動(dòng)聲音異常，特別是快速點(diǎn)動(dòng)，噪聲更加明顯。由此判斷，機(jī)械方面可能存在隱患。

　　(3)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。三、結(jié)論通過以上的實(shí)例分析我們可以得出結(jié)論，要想在數(shù)控機(jī)床上方便地加工出梯形螺紋，關(guān)鍵是做好如下幾點(diǎn)：1。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。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);②表現(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③機(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際未移動(dòng)，表現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙;④機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動(dòng)。

　　無論怎樣對(duì)反向間隙(參數(shù)1851)進(jìn)行補(bǔ)償，其表現(xiàn)出的特征是：除第③階段能夠補(bǔ)償外，其他各段變化仍然存在，特別是第①階段嚴(yán)重影響到機(jī)床的加工精度。補(bǔ)償中發(fā)現(xiàn)，間隙補(bǔ)償越大，第①段的移動(dòng)距離也越大。

　　分析上述檢查，數(shù)控技工培訓(xùn)認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因：一是電機(jī)有異常;二是機(jī)械方面有故障;三是存在一定的間隙。為了進(jìn)一步診斷故障，將電機(jī)和絲杠完全脫開，分別對(duì)電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查。電機(jī)運(yùn)行正常;在對(duì)機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動(dòng)絲杠時(shí)，返回運(yùn)動(dòng)初始有非常明顯的空缺感。根據(jù)初步測(cè)量得出的中徑值，精que計(jì)算出Z向刀具偏置值，從而準(zhǔn)確控制梯形螺紋的中徑值。而正常情況下，應(yīng)能感覺到軸承有序而平滑的移動(dòng)。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機(jī)床恢復(fù)正常。

　　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FANUC0-MJ數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。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。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。首先對(duì)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)異常或控制邏輯不妥

　　一臺(tái)TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC18i，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xiao在0.006mm左右，da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“G90G54Y80F100;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yi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。而在數(shù)控加工中,對(duì)刀是很關(guān)鍵的一步,對(duì)刀操作的不正確,將直接影響零件的加工質(zhì)量。用百分表對(duì)Y軸進(jìn)行檢測(cè)，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(duì)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(duì)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。

CNC加工與RP加工性能比較

   在過去的十五年里，原型復(fù)zhi取得了重大的進(jìn)展。初，大多數(shù)RP技術(shù)在速度方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，但由于精que度和材料性能等方面的問題，限制了技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。五金企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，導(dǎo)致各個(gè)五金企業(yè)不得不尋找新的“藥fang”來延續(xù)企業(yè)命脈。自從RP出現(xiàn)以后，由于受到某些競(jìng)爭(zhēng)的威脅，CNC在速度得到改進(jìn)的時(shí)，也能帶來眾所周知的收益。同樣RP在精que度、材料性能及表面拋光等方面也得到了改進(jìn)。

　　了解這兩種技術(shù)，對(duì)于為工作選擇正確的加工工具而言，尤為重要，下列的指導(dǎo)可以幫助工具的選擇。

　　材料

　　RP受到限制

　　材料的研究經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段過程。材料選擇的范圍變大了，性能也得到了保證。現(xiàn)在可用的材料有金屬、塑料、陶瓷及復(fù)合材料等，材料的選擇仍然受到一些限制。而且，大多數(shù)材料的性能與材料的加工、模制及澆注等方面的性能也不是很匹配。

　　CNC加工幾乎不受任何限制

　　機(jī)加工中心幾乎對(duì)所有的材料都能做切削處理。

　　零件的da尺寸

　　RP的da尺寸為600x900x500mm

　　盡管現(xiàn)有的工業(yè)化設(shè)備還不能加工儀表盤或者擋板，但是已有的原型可用于生產(chǎn)大多數(shù)的日用品和工業(yè)品。如果設(shè)備要生產(chǎn)的零件太大，可以先生產(chǎn)其各個(gè)組成部分，后再接合成一個(gè)完整部件。必須要注意的是，尺寸對(duì)于時(shí)間有影響，制造較大的零件費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)。

　　CNC加工可以生產(chǎn)飛機(jī)零件

　　CNC機(jī)加工可以生產(chǎn)的實(shí)際零件和模件的尺寸，小到臺(tái)式裝置大到橋式設(shè)備?？梢赃@么說，CNC尺寸的限制也只來自所用的機(jī)械工具。

　　零件的復(fù)雜性

　　RP不受限制

　　如果一個(gè)樣品可以用設(shè)計(jì)軟件做模制的話，那么制造的時(shí)間或成本方面幾乎不受任何影響。迅速、廉價(jià)生產(chǎn)復(fù)雜零件是RP的da優(yōu)勢(shì)之一。

　　CNC加工受到限制

　　CNC機(jī)加工必須要處理部件的所有細(xì)節(jié)特征。當(dāng)零件的復(fù)雜性增加時(shí)，所需設(shè)備的數(shù)量及工具的變化也會(huì)相應(yīng)增加。數(shù)控車床是如今工業(yè)制作的必備的設(shè)備，也是有必要的設(shè)備之一，進(jìn)行機(jī)械制作的一起，數(shù)控車床的運(yùn)用意圖即是能夠大大的添加運(yùn)用的規(guī)模，而且在必定程度上推進(jìn)工業(yè)的出產(chǎn)，進(jìn)步作業(yè)的功率。大縱橫尺寸比、深槽、深洞及方角都會(huì)使CNC切削設(shè)備的費(fèi)用增大，五軸切削工具及某些技巧能夠克服這些不足，但象底切這種簡(jiǎn)易操作卻也能產(chǎn)生問題。

　　細(xì)節(jié)特征

　　RP有其獨(dú)到之處

　　RP能夠加工出CNC所無法做到的一些細(xì)節(jié)。比如，RP可以加工尖內(nèi)角，可以加工又深又窄的通道、又高又薄的墻壁以及棱柱這些大縱橫尺寸比的特征。

　　CNC有其不同之處

　　CNC有許多特征可以勝過RP，比如說銳邊、平滑疊合、干凈的倒角。在評(píng)估有關(guān)精que度即表面修整等細(xì)節(jié)時(shí)，這些尤為重要。

　　精que度

　　RP的精que度為0.125～0.75mm

　　RP的某些個(gè)別尺寸的精que度有可能超過0.125mm，但其一般偏差的范圍為0.125～0.75mm。精que度隨RP設(shè)備和尺寸大小的不同而變化。尺寸增加，精que度也加大。

　　CNC的精que度為0.0125-0.125mm

　　如果機(jī)加工設(shè)備得當(dāng)，其精que度有可能達(dá)到很高，通常情況下，CNC的精que度要比RP的高，精que度一般與設(shè)備的成本相關(guān)。

　　重復(fù)精度

　　RP的重復(fù)精度低

　　RP對(duì)于影響樣機(jī)質(zhì)量的許多因素很敏感，在不同的時(shí)間制造零件，其結(jié)果也許會(huì)不同。溫度、濕度、定位以及放置只是可以影響產(chǎn)品重復(fù)精度參數(shù)中的幾個(gè)。

　　CNC加工的重復(fù)精度高

　　CNC加工的重復(fù)精度要比RP的高得多。如果刀具軌跡、所用工具及材料不變的話，其產(chǎn)品的重復(fù)性會(huì)更高。環(huán)境條件和人為因素會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，對(duì)于某些材料而言，溫度及濕度會(huì)影響產(chǎn)量，因?yàn)樗鼈兡苡绊懙郊紟熕迷O(shè)備的精que性。

　　表面精整

　　RP的Ra值為2.5～15微米

　　如果沒做二次處理，即使不是全部，但有一些表面很粗糙。RP運(yùn)用某些技術(shù)可把板材的厚度范圍提高到0.0125～0.025mm，但是板材的層理和凹凸現(xiàn)象仍會(huì)影響表面的精整。自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。如果想做二次處理的話，可使光潔度達(dá)到想要的水平，但這樣做會(huì)改變零件尺寸的精que度。同時(shí)，這些操作也會(huì)增加多余的時(shí)間和成本。

　　CNC加工的Ra值為0.5～5微米

　　機(jī)加工與RP不同，它可以為樣機(jī)、模型和刀具做出適合它們所需的表面拋光。對(duì)于RP而言，二次處理(砂磨、拋光)是可以改進(jìn)表面的光潔度，但同時(shí)也會(huì)影響到精que度、時(shí)間和成本。

　　可靠性

　　RP的可靠性屬于中等

　　對(duì)于大多數(shù)技術(shù)而言，產(chǎn)品的可靠性隨著產(chǎn)品的不斷成熟而增加。RP技術(shù)只有15年的歷史，這意味著它的可靠程度會(huì)有不同的等級(jí)。該技術(shù)由于時(shí)間短、資源匱乏，有些RP生產(chǎn)商沒有太多的時(shí)間為提高其可靠性而改進(jìn)裝置的組件。

　　CNC加工的可靠性屬于中等至

　　CNC的研究與發(fā)展已有30多年的歷史，因此它是一種值得信賴、可靠的技術(shù)。多年來，持續(xù)不斷的技術(shù)改進(jìn)已經(jīng)消除了產(chǎn)生減少產(chǎn)品可靠性的設(shè)備元件。

　　所需操作人員

　　RP所需的操作人員

　　二次操作(如安置臺(tái)架)除外，RP所需的人員。在數(shù)分鐘之內(nèi)，它可以為零件備好所需的信息資料并開始制造。在制造期間，需要很少或者幾乎不需人員參與。

　　CNC加工所需的操作人員多

　　CAM軟件應(yīng)用雖然得到了改善，但在大多數(shù)情況下，它們?nèi)匀徊荒芨鵦hu人員介入。設(shè)備安裝及操作需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技師;模型在無人情況下制造更是極為罕見。

　　所需經(jīng)驗(yàn)豐富的技工

　　RP所需這類技工

　　這種技術(shù)的員工工資當(dāng)然不是di，但與機(jī)加工相比較，其所需的經(jīng)驗(yàn)豐富的技工數(shù)量較少。這種說法有幾分是真實(shí)的，因?yàn)樵摷夹g(shù)本身就不需要什么工人。另外，RP經(jīng)過改進(jìn)后，操作過程甚至無需技藝。

　　CNC所需的這類技工較多

　　機(jī)加工需要技巧、創(chuàng)造力和處理問題等方面的能力。從刀具軌跡設(shè)計(jì)、加工策略到切割操作與監(jiān)控，機(jī)加工都由經(jīng)驗(yàn)豐富的技工來完成。隨著公司收入的減少，技師數(shù)量的下降，很可能會(huì)缺乏制造模型所需的人力資源。

　　研制的周期

　　RP所需的周期短到中等

　　RP由于所需的員工少、操作步驟少、對(duì)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性不太敏感，因此它不但減少了實(shí)際的制造周期，同時(shí)還也減少了整個(gè)工藝過程的時(shí)間。總體來講，RP技術(shù)在時(shí)間和人力方面都富有效率。國(guó)內(nèi)手動(dòng)工具企業(yè)大多數(shù)都是以低端產(chǎn)品為主或者代工貼牌，高duan產(chǎn)品和品牌產(chǎn)品仍然為歐美國(guó)家所把持。如果RP在下午4：30收到數(shù)據(jù)，那么第二天早上就能生產(chǎn)出產(chǎn)品來。對(duì)于CNC來說，如果沒有兩個(gè)班的生產(chǎn)時(shí)間，絕dui生產(chǎn)不出產(chǎn)品的。但是，并非說RP技術(shù)對(duì)于任何零件的加工制造都是快的。

cnc精密加工大概是要經(jīng)過分工加工嗎？

     CNC加工中心通常以主軸與工作臺(tái)相對(duì)位置分類，分為立式、臥式和多軸聯(lián)動(dòng)型加工中心。   一、立式加工中心：是指主軸軸線與工作臺(tái)垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復(fù)雜零件。在故障出現(xiàn)后，xtHL床進(jìn)r仔細(xì)觀察，才發(fā)現(xiàn)故障的真正原因是主軸在定向后發(fā)生位置偏移，且主軸在定位后如用手碰一下(和工作中在換刀時(shí)當(dāng)?shù)毒卟迦胫鬏S時(shí)的情況相近)，主軸則會(huì)產(chǎn)生相反方向的漂移。   二、臥式加工中心：是指主軸軸線與工作臺(tái)平行設(shè)置的加工中心，主要適用于加工箱體類零件。   三、多軸聯(lián)動(dòng)型加工中心：是指通過加工主軸軸線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的角度可控制聯(lián)動(dòng)變化，完成復(fù)雜空間曲面加工的加工中心，適用于具有復(fù)雜空間曲面的葉輪轉(zhuǎn)子、模具、刃具等工件的加工。   CNC加工機(jī)床調(diào)試前，CNC加工機(jī)床精度和功能的調(diào)試方法：

   1、使用精密水平儀等檢測(cè)工具，主要通過調(diào)整墊鐵的方式精調(diào)加工機(jī)床主床身的水平，使機(jī)床幾何精度達(dá)到允許公差范圍;

   2、對(duì)自動(dòng)換刀裝置，調(diào)整好刀庫(kù)、機(jī)械手位置、行程參數(shù)等，再用指令進(jìn)行動(dòng)作檢查，要求準(zhǔn)確無誤;

   3、對(duì)帶有APC自動(dòng)交換工作臺(tái)的機(jī)床，調(diào)整好相對(duì)位置后進(jìn)行承載自動(dòng)交換;

   4、機(jī)床調(diào)整完畢后，仔細(xì)檢查數(shù)控系統(tǒng)和可編程控制器中參數(shù)設(shè)定值是否符合隨機(jī)指標(biāo)中規(guī)定的數(shù)據(jù)，然后試驗(yàn)各主要操作功能、安全措施，常用指令執(zhí)行情況等。   5、檢查機(jī)床輔助功能及附件的正常工作。

   CNC數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對(duì)于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響，世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。

以數(shù)控車床加工專機(jī)化或者是專用機(jī)床數(shù)控化來解決柔性和率的矛盾。目前，歐美汽車生產(chǎn)大多采用由高速加工心組成的敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以100%的柔性混流多品種生產(chǎn)，由多個(gè)稱作島式的柔性加工單元組成，每個(gè)島由多臺(tái)同類機(jī)床及將機(jī)床連接起來的機(jī)械手組成，采用帶電子貯存器的隨托盤與機(jī)床進(jìn)行信息交換。機(jī)床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌滓慌_(tái)TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC18i，全閉環(huán)控制方式。值得注意的是這些設(shè)備供應(yīng)商不僅掌握了設(shè)備制造的專有技術(shù)，而且都非常重視汽車制造工藝流程的開發(fā)，他們能夠向用戶提供交鑰匙工程，擁有自己的系統(tǒng)開發(fā)能力。機(jī)床的可靠性指標(biāo)極為先進(jìn)，單機(jī)開動(dòng)率達(dá)98%以上。采用這種生產(chǎn)系統(tǒng)，汽車制造業(yè)制造廠家的新產(chǎn)品的工業(yè)化投放周期大大縮短。