影響數(shù)控銑床加工精度案例分析
數(shù)控銑床屬于精密設(shè)備,但是在使用過程中難免會(huì)遇到數(shù)控銑床加工精度異常現(xiàn)象,影響產(chǎn)品的加工精度,形成這類故障的原因主要有四個(gè)方面:
1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng);
2.機(jī)床位置環(huán)異常;
3.電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常,即電氣及控制部分異常;
4.機(jī)械故障,如絲杠,軸承,聯(lián)軸器等部件。另外加工程序的編制,刀具的選擇及人為因素,也可能導(dǎo)致加工精度異常。
針對(duì)以上常見的故障,下面根據(jù)案例一一進(jìn)行分析及研究
1.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)導(dǎo)致加工精度異常
一臺(tái)數(shù)控立式銑床,配置FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。在加工批零件時(shí),發(fā)現(xiàn)當(dāng)班加工出來的零件均比要求尺寸小(X軸方向超差-0.03,Y軸方向超差-0.05),而該班之前的零件尺寸均在公差范圍內(nèi)。檢查程序、刀具均正常,檢查各軸反向間隙,發(fā)現(xiàn)X軸間隙剛好為0.03MM,Y軸間隙為0.05MM。進(jìn)一步了解情況得知,原來前一天技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)設(shè)備維護(hù)時(shí),誤將反向間隙參數(shù)號(hào)1851的單位μm當(dāng)成了10μm,結(jié)果將X軸間隙30μm設(shè)成了3μm,Y軸間隙50μm設(shè)成了5μm,導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。
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。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
案例一:一臺(tái)GSVM6540A立式加工中心,采用FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削模具過程中,突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常,造成至少0.3mm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(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。
?。?)檢查機(jī)床正運(yùn)行的加工程序段,特別是加工深度設(shè)定、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、加工坐標(biāo)系(G54~G59)的調(diào)用等,檢查后并無異常。
(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)聲音并無異常。
?。?)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。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。但在反向運(yùn)動(dòng)時(shí),發(fā)現(xiàn)明顯間隙。將手輪設(shè)成1×10擋位,配合百分表反復(fù)測(cè)量得到Z軸的反向間隙為0.25MM,修改系統(tǒng)1851號(hào)參數(shù)進(jìn)行Z軸反向間隙補(bǔ)償,再用百分表測(cè)量Z軸反向間隙,間隙消除,故障初步排除。
?。?)進(jìn)行試加工驗(yàn)證。再加工后發(fā)現(xiàn),Z軸誤差依然存在,誤差值約為0.2MM,由此判斷Z軸連結(jié)機(jī)構(gòu)存在機(jī)械故障。
?。?)檢查Z軸連結(jié)機(jī)構(gòu)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)Z軸絲桿的緊固螺母有松動(dòng)跡像,造成Z軸絲桿軸向竄動(dòng),以致誤差的出現(xiàn)。調(diào)緊螺母,注意松緊程度,過松會(huì)有反向間隙,過緊會(huì)使絲桿受力過大,造成振動(dòng)。再次修改系統(tǒng)1851號(hào)參數(shù)進(jìn)行Z軸反向間隙補(bǔ)償,以致間隙消除。試加工后,故障排除。
案例二:一臺(tái)GSVM6540A立式加工中心,采用FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。在加工一長(zhǎng)方形模坯時(shí),發(fā)現(xiàn)Y軸方向?qū)挾鹊木犬惓#瑢?shí)測(cè)尺寸比要求小0.2-0.3MM,而且右端的實(shí)測(cè)值要比左端的小,但X軸方向的長(zhǎng)度精度正常。分析步驟如下:
(1)首先檢查零件的CAD造型及加工程序,均無發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。
?。?)用百分表檢查Y軸精度,發(fā)現(xiàn)Y軸定位精度良好。由可知誤差是在有載荷的情況下才出現(xiàn)的。分析可知,故障原因有二:一是Z軸導(dǎo)軌線條松,二是X導(dǎo)軌線條松。根據(jù)零件實(shí)測(cè)值右端比左端小的特點(diǎn)初步認(rèn)定故障是由X導(dǎo)軌右邊的線條松動(dòng)造成的。
?。?)拆缷X軸右邊防護(hù)罩,觀察X導(dǎo)軌右邊的線條,發(fā)現(xiàn)果然有松動(dòng)的跡像。
?。?)調(diào)緊導(dǎo)軌線條后試加工,精度正常,故障排除。
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FANUC 0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。在加工完一模具零件后,用量具測(cè)量發(fā)現(xiàn)X軸尺寸超差-0.05MM左右。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,電機(jī)抖動(dòng)導(dǎo)致丟步。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?;蚩刂七壿嫴煌讓?dǎo)致加工精度異常
一臺(tái)TH61140鏜銑床加工中心,數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 18i,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*小在0.006mm左右,*大誤差可達(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“G90 G54 Y80 F100;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”,同第一次執(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。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。
如果在使用中發(fā)現(xiàn)任何異?,F(xiàn)象,請(qǐng)及時(shí)和廠家售后服務(wù)聯(lián)系,在技術(shù)人員的指導(dǎo)下完成操作。