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数控机床加工中心使用后产生的精度误差的原因

  数控机床的工艺加工技术已经成为现代化工业生产活动中重要的组成部分。随着社会经济的飞速发展,数控机床自动化也被广泛推广应用于机械生产活动中。但在实际的机械加工过程中机床受各种环境条件及其他因素的影响,会产生一定的误差。这种误差会导致加工成型的机器零部件与理想状态中在大小与形状上有一定的差异,无法达到用户的满意程度。一般产生这些加工误差的因素分析为以下几个方便:
  1.系统参数发生变化或改动
  系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等。例如SIEMENS、FANUC数控系统,其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理,常常影响到零点偏置和间隙的变化,故障处理完毕应作适时地调整和修改;另一方面,由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化,需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。
  2.机械故障导致的加工精度异常
  一台THM6350卧式加工中心,采用FANUC0i-MA数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中,突然发现Z轴进给异常,造成至少1mm的切削误差量(Z向过切)。其机床在点动、MDI操作方式下各轴运行正常,且回参考点正常;无任何报警提示,电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为,主要应对以下几方面逐一进行检查。
  (1)检查机床精度异常时正运行的加工程序段,特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54~G59)的校对及计算。
  (2)在点动方式下,反复运动Z轴,经过视、触、听对其运动状态诊断,发现Z向运动声音异常,特别是快速点动,噪声更加明显。由此判断,机械方面可能存在隐患。
  (3)检查机床Z轴精度。用手脉发生器移动Z轴,(将手脉倍率定为1×100的挡位,即每变化一步,电机进给0.1mm),配合百分表观察Z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动,手脉每变化一步,机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm,说明电机运行良好,定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上,可以分为四个阶段:①机床运动距离d1>d=0.1mm(斜率大于1);②表现出为d=0.1mm>;d2>d3(斜率小于1);③机床机构实际未移动,表现出最标准的反向间隙;④机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1),恢复到机床的正常运动。
  无论怎样对反向间隙(参数1851)进行补偿,其表现出的特征是:除第③阶段能够补偿外,其他各段变化仍然存在,特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现,间隙补偿越大,第①段的移动距离也越大。
  分析上述检查,数控技工培训认为存在几点可能原因:一是电机有异常;二是机械方面有故障;三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障,将电机和丝杠完全脱开,分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常;在对机械部分诊断中发现,用手盘动丝杠时,返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下,应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损,且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
  3.机床电气参数未优化电机运行异常
  一台数控立式铣床配置FANUC0-MJ数控系统。在加工过程中,发现X轴精度异常。检查发现X轴存在一定间隙,且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸X轴电机时感觉电机抖动比较严重,启停时不太明显,JOG方式下较明显。
  分析认为,故障原因有两点,一是机械反向间隙较大;二是X轴电机工作异常。利用FANUC系统的参数功能,对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿;调整伺服增益参数及N脉冲抑制功能参数,X轴电机的抖动消除,机床加工精度恢复正常。
  4.机床位置环异常或控制逻辑不妥
  一台TH61140镗铣床加工中心,数控系统为FANUC18i,全闭环控制方式。加工过程中,发现该机床Y轴精度异常,精度误差最小在0.006mm左右,最大误差可达到1.400mm.检查中,机床已经按照要求设置了G54工件坐标系。在MDI方式下,以G54坐标系运行一段程序即“G90G54Y80F100;M30;”,待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为“-1046.605”,记录下该值。然后在手动方式下,将机床Y轴点动到其他任意位置,再次在MDI方式下执行上面的语句,待机床停止后,发现此时机床机械坐标数显值为“-1046.992”,同第一次执行后的数显示值相比相差了0.387mm.按照同样的方法,将Y轴点动到不同的位置,反复执行该语句,数显的示值不定。用百分表对Y轴进行检测,发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致,从而认为故障原因为Y轴重复定位误差过大。对Y轴的反向间隙及定位精度进行仔细检查,重新作补偿,均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题,但为什么产生如此大的误差,却未出现相应的报警信息呢?进一步检查发现,该轴为垂直方向的轴,当Y轴松开时,主轴箱向下掉,造成了超差。
 
分类: CNC加工中心  
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