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影響數控銑床加工精度案例分析

      數控銑床屬于精密設備,但是在使用過(guò)程中難免會(huì )遇到數控銑床加工精度異?,F象,影響產(chǎn)品的加工精度,形成這類(lèi)故障的原因主要有四個(gè)方面:
  1.系統參數發(fā)生變化或改動(dòng); 
  2.機床位置環(huán)異常; 
  3.電機運行狀態(tài)異常,即電氣及控制部分異常; 
  4.機械故障,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,也可能導致加工精度異常。 
     針對以上常見(jiàn)的故障,下面根據案例一一進(jìn)行分析及研究 
  1.系統參數發(fā)生變化或改動(dòng)導致加工精度異常 
  一臺數控立式銑床,配置FANUC 0i-MC數控系統。在加工批零件時(shí),發(fā)現當班加工出來(lái)的零件均比要求尺寸?。╔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。檢查程序、刀具均正常,檢查各軸反向間隙,發(fā)現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(lái)前一天技術(shù)人員進(jìn)行常規設備維護時(shí),誤將反向間隙參數號1851的單位μm當成了10μm,結果將X軸間隙30μm設成了3μm,Y軸間隙50μm設成了5μm,導致誤差的出現。 
  系統參數主要包括機床進(jìn)給單位、零點(diǎn)偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數控系統,其進(jìn)給單位有公制和英制兩種。機床修理過(guò)程中某些處理,常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化,故障處理完畢應作適時(shí)地調整和修改;另一方面,由于機械磨損嚴重或連結松動(dòng)也可能造成參數實(shí)測值的變化,需對參數做相應的修改才能滿(mǎn)足機床加工精度的要求。 
  2.機械故障導致的加工精度異常 
  案例一:一臺GSVM6540A立式加工中心,采用FANUC 0i-MC數控系統。一次在銑削模具過(guò)程中,突然發(fā)現Z軸進(jìn)給異常,造成至少0.3mm的切削誤差量(Z向過(guò)切)。調查中了解到:故障是突然發(fā)生的。機床在點(diǎn)動(dòng)、MDI操作方式下各軸運行正常,且回參考點(diǎn)正常;無(wú)任何報警提示,電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認為,主要應對以下幾方面逐一進(jìn)行檢查。 
 ?。?)檢查機床正運行的加工程序段,特別是加工深度設定、刀具長(cháng)度補償、加工坐標系(G54~G59)的調用等,檢查后并無(wú)異常。 
 ?。?)在點(diǎn)動(dòng)方式下,反復運動(dòng)Z軸,經(jīng)過(guò)視、觸、聽(tīng)對其運動(dòng)狀態(tài)診斷,發(fā)現Z向運動(dòng)聲音并無(wú)異常。 
 ?。?)檢查機床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,電機進(jìn)給0.1mm),配合百分表觀(guān)察Z軸的運動(dòng)情況。在單向運動(dòng)精度保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運動(dòng),手脈每變化一步,機床Z軸運動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm,說(shuō)明電機運行良好,定位精度良好。但在反向運動(dòng)時(shí),發(fā)現明顯間隙。將手輪設成1×10擋位,配合百分表反復測量得到Z軸的反向間隙為0.25MM,修改系統1851號參數進(jìn)行Z軸反向間隙補償,再用百分表測量Z軸反向間隙,間隙消除,故障初步排除。 
 ?。?)進(jìn)行試加工驗證。再加工后發(fā)現,Z軸誤差依然存在,誤差值約為0.2MM,由此判斷Z軸連結機構存在機械故障。 
 ?。?)檢查Z軸連結機構。經(jīng)檢查發(fā)現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。調緊螺母,注意松緊程度,過(guò)松會(huì )有反向間隙,過(guò)緊會(huì )使絲桿受力過(guò)大,造成振動(dòng)。再次修改系統1851號參數進(jìn)行Z軸反向間隙補償,以致間隙消除。試加工后,故障排除。 
  案例二:一臺GSVM6540A立式加工中心,采用FANUC 0i-MC數控系統。在加工一長(cháng)方形模坯時(shí),發(fā)現Y軸方向寬度的精度異常,實(shí)測尺寸比要求小0.2-0.3MM,而且右端的實(shí)測值要比左端的小,但X軸方向的長(cháng)度精度正常。分析步驟如下: 
 ?。?)首先檢查零件的CAD造型及加工程序,均無(wú)發(fā)現錯誤。 
 ?。?)用百分表檢查Y軸精度,發(fā)現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的。分析可知,故障原因有二:一是Z軸導軌線(xiàn)條松,二是X導軌線(xiàn)條松。根據零件實(shí)測值右端比左端小的特點(diǎn)初步認定故障是由X導軌右邊的線(xiàn)條松動(dòng)造成的。 
 ?。?)拆缷X軸右邊防護罩,觀(guān)察X導軌右邊的線(xiàn)條,發(fā)現果然有松動(dòng)的跡像。 
 ?。?)調緊導軌線(xiàn)條后試加工,精度正常,故障排除。 
  3.機床電氣參數未優(yōu)化電機運行異常 
  一臺數控立式銑床,配置FANUC 0i-MC數控系統。在加工完一模具零件后,用量具測量發(fā)現X軸尺寸超差-0.05MM左右。檢查發(fā)現X軸存在一定間隙,且電機啟動(dòng)時(shí)存在不穩定現象。用手觸摸X軸電機時(shí)感覺(jué)電機抖動(dòng)比較嚴重,啟停時(shí)不太明顯,JOG方式下較明顯。 
  分析認為,故障原因有兩點(diǎn),一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常,電機抖動(dòng)導致丟步。利用FANUC系統的參數功能,對電機進(jìn)行調試。首先對存在的間隙進(jìn)行了補償;調整伺服增益參數及N脈沖抑制功能參數,X軸電機的抖動(dòng)消除,機床加工精度恢復正常。 
  4.機床位置環(huán)異?;蚩刂七壿嫴煌讓е录庸ぞ犬惓?nbsp;
  一臺TH61140鏜銑床加工中心,數控系統為FANUC 18i,全閉環(huán)控制方式。加工過(guò)程中,發(fā)現該機床Y軸精度異常,精度誤差*小在0.006mm左右,*大誤差可達到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“G90 G54 Y80 F100;M30;”,待機床運行結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(dòng)方式下,將機床Y軸點(diǎn)動(dòng)到其他任意位置,再次在MDI方式下執行上面的語(yǔ)句,待機床停止后,發(fā)現此時(shí)機床機械坐標數顯值為“-1046.992”,同第一次執行后的數顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法,將Y軸點(diǎn)動(dòng)到不同的位置,反復執行該語(yǔ)句,數顯的示值不定。用百分表對Y軸進(jìn)行檢測,發(fā)現機械位置實(shí)際誤差同數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(guò)大。對Y軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行仔細檢查,重新作補償,均無(wú)效果。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問(wèn)題,但為什么產(chǎn)生如此大的誤差,卻未出現相應的報警信息呢?進(jìn)一步檢查發(fā)現,該軸為垂直方向的軸,當 Y軸松開(kāi)時(shí),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(kāi)時(shí),先把Y軸使能加載,再把Y軸松開(kāi);而在夾緊時(shí),先把軸夾緊后,再把Y軸使能去掉。調整后機床故障得以解決。 
      如果在使用中發(fā)現任何異?,F象,請及時(shí)和廠(chǎng)家售后服務(wù)聯(lián)系,在技術(shù)人員的指導下完成操作。

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