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(lèi)故障隱蔽性強(qiáng)、診斷難度大。導(dǎo)致此類(lèi)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。加工中心設(shè)置有刀庫(kù)，刀庫(kù)中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過(guò)程中由程序自動(dòng)選用和更換。機(jī)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(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(mǎn)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(guò)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(guò)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(wú)任何報(bào)警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。(2)CNC雕銑機(jī)雕銑機(jī)的非移動(dòng)部分剛性要求也要盡可能地好，而移動(dòng)部分的剛性則要以靈活為前題，要設(shè)計(jì)得盡可能地輕巧一些，同時(shí)保持一定的剛性。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(guò)視、觸、聽(tīng)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(guān)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(shuō)明電機(jī)運(yùn)行良好，定位精度良好。其中，電動(dòng)工具是全社會(huì)最廣泛使用的五金工具，隨著時(shí)代和社會(huì)的進(jìn)步，電動(dòng)工具市場(chǎng)發(fā)展迅猛，同時(shí)各類(lèi)電動(dòng)工具由于各方面質(zhì)量問(wèn)題給消費(fèi)者帶來(lái)的傷害也時(shí)有發(fā)生，因此，世界各國(guó)對(duì)本國(guó)市場(chǎng)上的電動(dòng)工具的要求正日益變得嚴(yán)格。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(wú)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(kāi)，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(pán)動(dòng)絲杠時(shí)，返回運(yùn)動(dòng)初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應(yīng)能感覺(jué)到軸承有序而平滑的移動(dòng)。相關(guān)企業(yè)出口到歐盟的所有規(guī)格和系列的電動(dòng)工具產(chǎn)品，出口前就必須通過(guò)歐盟電器指令認(rèn)證并加施標(biāo)記，即將到期的產(chǎn)品要及時(shí)申請(qǐng)認(rèn)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(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(guò)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(jué)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?；蚩刂七壿嫴煌?

　　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(guò)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(yǔ)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(yǔ)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(guò)大。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。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(wú)效果。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問(wèn)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(kāi)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(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(diào)整后機(jī)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(pán)類(lèi)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(guò)程中假如技能計(jì)劃或加工參數(shù)設(shè)置不妥，很簡(jiǎn)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(jì)劃，詳細(xì)技能流程如下：毛坯→粗車(chē)→粗銑→時(shí)效→精車(chē)→精銑。粗車(chē)：別離在外圓及端面預(yù)留1.5mm精加工余量，并預(yù)鉆基地孔。粗銑：別離在型腔旁邊面及底面預(yù)留余量1.5mm，并在φ12mm孔位處預(yù)鉆技能孔。時(shí)效：去掉資料及加工應(yīng)力。基于利弊對(duì)比，本文討論一種將CNC雕刻與數(shù)控銑床組合應(yīng)用的聯(lián)合加工策略。精車(chē)：精車(chē)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(diǎn)。　　

　?、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(shí)，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(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)。并且本道工序還需要在φ12mm孔位處預(yù)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?lái)的制作技能。在高速切削加工中，因?yàn)榍邢髁π?，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(shí)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(lèi)薄壁盤(pán)類(lèi)零件的特色，精加工型腔時(shí)選用高速加工。加工中心備有刀庫(kù),具有自動(dòng)換刀功能,是對(duì)工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床?！　?

　?、鄱ㄎ豢椎募庸ぴ摿慵庸みx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(chē)工精車(chē)外圓φ301.5mm時(shí)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(shí)零件的定位與裝夾為了使工件在機(jī)床上能敏捷、準(zhǔn)確裝夾，并且在加工一批工件時(shí)不必逐個(gè)找正，所以這次加工選用一面兩銷(xiāo)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(jiǎn)便工裝，該工裝選用一個(gè)圓柱銷(xiāo)和一個(gè)扁形銷(xiāo)作為定位元件。因?yàn)樵摿慵w于薄壁件，簡(jiǎn)單變形，在夾緊工件時(shí)，壓板應(yīng)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?jiàn)A緊力的巨細(xì)應(yīng)適當(dāng)，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(xì)定位與裝夾。另外在發(fā)生故障時(shí)(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(tái)移至起點(diǎn)重新計(jì)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(chēng)為高速加工中心，這類(lèi)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(jìn)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(jìn)速度，其主軸回轉(zhuǎn)速度和三軸給進(jìn)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(lái)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(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)，涉及的產(chǎn)品將根據(jù)歐盟的規(guī)定做相應(yīng)地調(diào)整，否則將會(huì)被市場(chǎng)淘汰。接下來(lái)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(huì)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(yīng)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(dá)到160000r/min；由此可見(jiàn)，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(yǔ)

  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(guó)內(nèi)有能力生產(chǎn)主軸的廠(chǎng)家少之又少，所以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)電主軸轉(zhuǎn)速?zèng)]有國(guó)外產(chǎn)電主軸的轉(zhuǎn)速高，且國(guó)產(chǎn)電主軸目前沒(méi)有能力采用空氣靜承和磁浮軸承，就算采用了也達(dá)不到這么高的轉(zhuǎn)速。