怎樣解決數(shù)控機床加工精度異常的故障

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

　　1)機床進給單位被改動或變化

　　2)機床各軸的零點偏置(NULLOFFSET)異常

　　3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常

　　4)電機運行狀態(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，也可能導致加工精度異常。

　　1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動

　　系統(tǒng)參數(shù)主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進給單位有公制和英制兩種。加工中心設置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序自動選用和更換。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢應作適時地調(diào)整和修改;另一方面，由于機械磨損嚴重或連結(jié)松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。

　　2.機械故障導致的加工精度異常

　　一臺THM6350臥式加工中心，采用FANUC0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進給異常，造成至少1mm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。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常，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。(2)CNC雕銑機雕銑機的非移動部分剛性要求也要盡可能地好，而移動部分的剛性則要以靈活為前題，要設計得盡可能地輕巧一些，同時保持一定的剛性。分析認為，主要應對以下幾方面逐一進行檢查。

　　(1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54～G59)的校對及計算。

　　(2)在點動方式下，反復運動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。

　　(3)檢查機床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動Z軸，(將手脈倍率定為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。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，手脈每變化一步，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，定位精度良好。其中，電動工具是全社會最廣泛使用的五金工具，隨著時代和社會的進步，電動工具市場發(fā)展迅猛，同時各類電動工具由于各方面質(zhì)量問題給消費者帶來的傷害也時有發(fā)生，因此，世界各國對本國市場上的電動工具的要求正日益變得嚴格。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(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③機床機構(gòu)實際未移動，表現(xiàn)出標準的反向間隙;④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復到機床的正常運動。

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

　　分析上述檢查，數(shù)控技工培訓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;三是存在一定的間隙。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。電機運行正常;在對機械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動絲杠時，返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應能感覺到軸承有序而平滑的移動。相關企業(yè)出口到歐盟的所有規(guī)格和系列的電動工具產(chǎn)品，出口前就必須通過歐盟電器指令認證并加施標記，即將到期的產(chǎn)品要及時申請認證。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復正常。

　　3.機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常

　　一臺數(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，且電機啟動時存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重，啟停時不太明顯，JOG方式下較明顯。

　　分析認為，故障原因有兩點，一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機進行調(diào)試。首先對存在的間隙進行了補償;調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。

　　4.機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥

　　一臺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)該機床Y軸精度異常，精度誤差xiao在0.006mm左右，da誤差可達到1.400mm.檢查中，機床已經(jīng)按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI方式下，以G54坐標系運行一段程序即“G90G54Y80F100;M30;”，待機床運行結(jié)束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”，記錄下該值。然后在手動方式下，將機床Y軸點動到其他任意位置，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機床停止后，發(fā)現(xiàn)此時機床機械坐標數(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軸點動到不同的位置，反復執(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測，發(fā)現(xiàn)機械位置實際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大。脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應同步器、光柵、磁柵、激光干涉儀等都是增量檢測裝置。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細檢查，重新作補償，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)相應的報警信息呢?進一步檢查發(fā)現(xiàn)，該軸為垂直方向的軸，當Y軸松開時，主軸箱向下掉，造成了超差。

　　對機床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開;而在夾緊時，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調(diào)整后機床故障得以解決。

數(shù)字控制CNC加工的工藝

 （1）零件的構(gòu)造特色

   一零件資料為硬鋁LY12，其切削性能良好，歸于典型的薄壁盤類構(gòu)造，外形尺度較大，周邊及內(nèi)部筋的厚度僅為2mm，型腔深度為27mm。該零件在加工過程中假如技能計劃或加工參數(shù)設置不妥，很簡單變形，形成尺度超差。　　

  （2）技能分析

   該零件毛坯選用棒料，選用粗加工、精加工的技能計劃，詳細技能流程如下：毛坯→粗車→粗銑→時效→精車→精銑。粗車：別離在外圓及端面預留1.5mm精加工余量，并預鉆基地孔。粗銑：別離在型腔旁邊面及底面預留余量1.5mm，并在φ12mm孔位處預鉆技能孔。時效：去掉資料及加工應力?；诶讓Ρ?，本文討論一種將CNC雕刻與數(shù)控銑床組合應用的聯(lián)合加工策略。精車：精車端面、外圓并鏜技能孔φ6mm，需求一次裝夾完結(jié)，以便確保同軸度，為后序加工打好根底。精銑：確保零件的終究需求，是本文論述的要點。　　

　?、俅帚娦颓淮旨庸ぶ饕侨サ舸笥嗔浚楹笮蚓庸ご蚝酶?，所以加工型腔時，挑選低成本的普通數(shù)字控制CNC加工銑床加工。該工序需求按所示零件構(gòu)造圖加工出內(nèi)形概括，圓弧角落為R5mm，所留精加工余量均勻，為1.5mm。④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復到機床的正常運動。并且本道工序還需要在φ12mm孔位處預先加工精加工所需的定位孔?！?

　?、诰娦颓桓咚偌庸ぜ寄苁墙晔褂闷饋淼闹谱骷寄?。在高速切削加工中，因為切削力小，可減小零件的加工變形，比較適合于薄壁件，并且切屑在較短時間內(nèi)被切除，絕大部分切削熱被切屑帶走，工件的熱變形小，有利于確保零件的尺度、形狀精度；高速加工可以獲得較高的表面質(zhì)量，加工周期也大大縮短，所以聯(lián)系該類薄壁盤類零件的特色，精加工型腔時選用高速加工。加工中心備有刀庫,具有自動換刀功能,是對工件一次裝夾后進行多工序加工的數(shù)控機床?！　?

　　③定位孔的加工該零件精加工選用基地孔φ6mm及φ12mm孔作為定位孔，所以精加工型腔前必須先將其加工到位?；乜爪?mm在車工精車外圓φ301.5mm時將其鏜削為φ6H8；φ12mm孔由數(shù)字控制CNC加工銑床鉆、鉸至φ12H8?！　?

　 （3）精加工型腔時零件的定位與裝夾為了使工件在機床上能敏捷、準確裝夾，并且在加工一批工件時不必逐個找正，所以這次加工選用一面兩銷的定位方法。以零件上已經(jīng)存在的φ6mm及φ12mm孔作為定位孔，做簡便工裝，該工裝選用一個圓柱銷和一個扁形銷作為定位元件。因為該零件歸于薄壁件，簡單變形，在夾緊工件時，壓板應壓在工件剛性較好的部位，分布盡可能均勻，以確保夾緊的可靠性，并且夾緊力的巨細應適當，以防損壞工件的定位或使工件發(fā)生不允許的變形。其詳細定位與裝夾。另外在發(fā)生故障時(如斷電)，不能找到事故前的正確位置，事故排除后，必須將工作臺移至起點重新計數(shù)才能找到事故前的正確位置。此裝夾方法完全符合加工基地的特色，一次裝夾可以完結(jié)型腔及所有孔的加工。

高速加工中心電主軸的轉(zhuǎn)速

何為高速加工中心，高速加工中心顧名思義高速切削加工，加工速度是常規(guī)加工中心的5-10倍的加工中心就稱為高速加工中心，這類加工中心主要注重的是加工效率和精度。高速加工中心是否能進行高速切削加工取決于于主軸的回轉(zhuǎn)速度和三軸的給進速度，其主軸回轉(zhuǎn)速度和三軸給進速度越高速切削加工速度就越快。加工速度主要影響源于主軸和三軸（XYZ），今天小編就來介紹一下高速加工中心的主軸，高速加工中心一般都是采用直結(jié)式主軸和電主軸，其中使用電主軸的高速加工中心多。企業(yè)更需積累應對經(jīng)驗，涉及的產(chǎn)品將根據(jù)歐盟的規(guī)定做相應地調(diào)整，否則將會被市場淘汰。接下來小編就介紹一下電主軸的回轉(zhuǎn)速度。

 高速加工中心不管采用什么主軸的轉(zhuǎn)速都是在12000r/min以上的，采用電主軸的高速加工中心的轉(zhuǎn)速少在18000r/min以上，由于電主軸采用的軸承會影響轉(zhuǎn)速，所以采用不同的軸承的電主軸的轉(zhuǎn)速就不同。一般電主軸采用的軸承有三種，分別是陶瓷球軸承、空氣靜承和磁浮軸承這三種。采用陶瓷球軸承的電主軸的轉(zhuǎn)速一般在18000-40000r/min之間；⑤功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應用。采用磁浮軸承的電主軸的轉(zhuǎn)速在100000r/min；采用空氣靜承的電主軸轉(zhuǎn)速可以達到160000r/min；由此可見，采用不同軸承的電主軸轉(zhuǎn)速就不同。

  加工中心主軸結(jié)束語

  加工中心主軸技術(shù)含量很高，也是加工中心重要部件之一，國內(nèi)有能力生產(chǎn)主軸的廠家少之又少，所以國內(nèi)生產(chǎn)電主軸轉(zhuǎn)速沒有國外產(chǎn)電主軸的轉(zhuǎn)速高，且國產(chǎn)電主軸目前沒有能力采用空氣靜承和磁浮軸承，就算采用了也達不到這么高的轉(zhuǎn)速。