于福來

　　摘　要：隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的自動化水平不斷提高，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛。數(shù)控機(jī)床具有高效率、精加工、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點，與傳統(tǒng)機(jī)床相比，具有明顯的加工優(yōu)勢。然而，在實際生產(chǎn)過程中，數(shù)控機(jī)床精度異常故障時有發(fā)生，對正常的生產(chǎn)管理造成了嚴(yán)重困擾。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；精度異常；故障處理

　　1　概述
　　加工精度異常是數(shù)控機(jī)床較為常見的故障，該故障的成因眾多、隱蔽性強(qiáng)，不易進(jìn)行診斷排障。下面將從機(jī)械、電氣以及加工這三個方面入手，對加工精度異常的起因進(jìn)行具體分析。
　　1.1機(jī)械方面
　　機(jī)械傳動裝置出現(xiàn)故障，例如軸承、聯(lián)軸器等損壞；軸承預(yù)緊力失當(dāng)，預(yù)留的導(dǎo)軌間隙不合理；因主結(jié)構(gòu)件磨損而降低了加工的運(yùn)動精度；機(jī)床熱變形導(dǎo)致的精度故障等等。
　　1.2電氣方面
　　進(jìn)給單位發(fā)生變化，數(shù)控機(jī)床的零點偏置出現(xiàn)故障；系統(tǒng)位置環(huán)或者速度環(huán)失常；反向間隙、伺服增益等技術(shù)參數(shù)的設(shè)置不妥當(dāng)；電氣控制系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置故障；接地不規(guī)范，未采用相關(guān)屏蔽措施。
　　1.3加工方面
　　加工工藝存在問題，如刀具種類、工裝方式選擇不合理等；數(shù)控程序失誤，加工路線、零點定位不正確；加工參數(shù)設(shè)置不合理，加工余量、進(jìn)給速度不準(zhǔn)確；刀具磨損，坐標(biāo)點計算異常；刀具補(bǔ)償數(shù)值錯誤等。
　　2　故障診斷原則
　　2.1先外部，后內(nèi)部
　　對數(shù)控機(jī)床精度異常進(jìn)行故障診斷時，應(yīng)該按照“先外部，后內(nèi)部”的順序仔細(xì)排查，同時，要盡可能保持機(jī)床原樣，減少拆卸范圍，否則，在故障診斷清晰之前，盲目動手，很可能會擴(kuò)大故障影響，使廢件數(shù)量進(jìn)一步增加，降低數(shù)控機(jī)床的工作效率。
　　2.2先機(jī)械，后電氣
　　總體來說，機(jī)械故障的排查過程比電氣故障要簡單一些，所以，維修人員一般都會先進(jìn)行機(jī)械故障的診斷和處置，然后再進(jìn)行電氣故障排除，這樣一來，可以有效提高檢修效率。
　　2.3靜動相宜
　　檢修數(shù)控機(jī)床前，必須要先切斷電源，在機(jī)床完全靜止的條件下，才可以近距離對其進(jìn)行故障診斷分析。如若是非破壞性故障，則可以恢復(fù)供電，啟動機(jī)床，進(jìn)行相關(guān)的檢驗與測試，進(jìn)而排除或者確定故障的具體位置。如若是破壞性故障，則需先采取相應(yīng)的措施，在保證人員、設(shè)備安全的基礎(chǔ)之上，才可以恢復(fù)供電，使設(shè)備正常運(yùn)行。
　　2.4先簡單，后復(fù)雜
　　當(dāng)遇到棘手的故障，比如說多種故障重合，診斷難度相當(dāng)大的時候，應(yīng)該采用先簡單、后復(fù)雜的方式，循序漸進(jìn)地排除或確定故障位置，有效防止機(jī)床故障的進(jìn)一步擴(kuò)展。
　　3　故障檢測方法
　　3.1直觀法
　　直觀法主要包括以下內(nèi)容：了解故障的具體情況，檢測加工件缺陷；檢測報警功能是否有效，指示燈、電容器等部件有無損壞；試運(yùn)行機(jī)床，檢查是否有不正常的響動；檢測機(jī)械構(gòu)件是否有發(fā)熱、抖動等現(xiàn)象。
　　3.2參數(shù)檢查法
　　參數(shù)出現(xiàn)異常一般都是由電池電量不足或者外部信號干擾等造成的。遇到該類故障，應(yīng)該仔細(xì)分析故障類型以及故障特征，有效檢測相關(guān)參數(shù)，及時校對。
　　3.3同類對調(diào)法
　　同類對調(diào)法即直接將功能相同的兩個元件互換位置或者是用功能相同的元件替換可能異常的元件，進(jìn)而診斷故障起因。
　　3.4功能程序測試法
　　將準(zhǔn)備功能（G）、輔助功能（M）、進(jìn)給速度（F）、主軸功能（S）、刀具功能（T）的所有指令編寫數(shù)控程序，通過這些程序診斷機(jī)床功能異常。
　　4　精度異常故障實例分析
　　4.1機(jī)床熱變形導(dǎo)致的精度異常
　　產(chǎn)于德國DMG的MH800C數(shù)控機(jī)床，在運(yùn)行一段時間之后，所加工零件的尺寸就會發(fā)生變化，除此之外，沒有其他異常情況。
　　通過初步分析，認(rèn)為有三種情況可能會導(dǎo)致該故障：其一，由機(jī)械磨損，聯(lián)接件松動而導(dǎo)致的精度異常。通過對各軸反向是否存在間隙和皮帶傳動裝置進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)間隙確實存在，而傳動連接并沒有松動。遇到這種情況，應(yīng)該將反向間隙補(bǔ)償?shù)礁鱾€坐標(biāo)軸中，然后運(yùn)行機(jī)床，發(fā)現(xiàn)問題沒有得到明顯改善，這說明此故障與反向間隙關(guān)系不大。其二，有可能是因為外界信號對驅(qū)動系統(tǒng)造成干擾而導(dǎo)致的異常故障。通過檢查發(fā)現(xiàn)，各控制電路的接地情況良好、屏蔽措施也是有效的，因而可以判定該故障與電氣控制也沒什么聯(lián)系。其三，就是加工過程中，隨著溫度的升高，機(jī)床發(fā)生了變形。對數(shù)控機(jī)床的地腳進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；啟動機(jī)床，每隔半個小時檢測一下同一位置的坐標(biāo)數(shù)值，通過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，隨著主軸溫度不斷升高，檢測值會隨之增加，而當(dāng)溫度降下來之后，檢測值也慢慢回到初始狀態(tài)，這足可以說明該故障是由溫度變化直接導(dǎo)致的。維修人員需要仔細(xì)研究坐標(biāo)值和溫度之間的關(guān)系，探尋二者之間的變化規(guī)律，并將補(bǔ)償值輸入到計算機(jī)程序中，系統(tǒng)自動對間隙進(jìn)行補(bǔ)償，恢復(fù)數(shù)控機(jī)床的加工精度。
　　4.2機(jī)械傳動部件故障導(dǎo)致的加工精度異常
　　臥式加工中心，產(chǎn)地寧江，型號THM6350，數(shù)控系統(tǒng)選用FAGOR8055。在洗削殼體時，Z軸進(jìn)給突然出現(xiàn)異常，導(dǎo)致超過1mm的過切誤差。該故障屬于偶然事件，在點動以及MDI操作模式下，數(shù)控機(jī)床的各軸進(jìn)給量和回參考點均正常，設(shè)備無報警。
　　初步判定該故障應(yīng)該與電氣控制無關(guān)，通過檢測分析，認(rèn)為該故障可能由以下三個原因?qū)е碌模?，電機(jī)故障；第二，機(jī)械故障；第三，存在間隙。完全分離電機(jī)和絲杠，并進(jìn)一步逐項進(jìn)行排查。發(fā)現(xiàn)電機(jī)無異常，說明該故障并非電機(jī)故障導(dǎo)致的。進(jìn)行機(jī)械檢查，人為盤動絲杠，會在運(yùn)動初始感到十分明顯的空缺感，與常規(guī)下的軸承移動大不相同。所以，故障在機(jī)械方面的幾率比較大。通過拆卸檢查發(fā)現(xiàn)，軸承磨損嚴(yán)重，滾珠已經(jīng)有脫落現(xiàn)象。更換軸承之后，數(shù)控機(jī)床恢復(fù)正常工作。
　　4.3電氣參數(shù)更改導(dǎo)致的精度異常
　　數(shù)控立式加工中心，型號V600C，產(chǎn)于大河機(jī)床廠，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC0-M，在實際運(yùn)行過程中，數(shù)控機(jī)床的X軸出現(xiàn)精度異常故障，經(jīng)初步檢查，發(fā)現(xiàn)X軸有間隙，并且電機(jī)啟動時會有比較嚴(yán)重的振動，尤其是在JOG方式下更為顯著。
　　通過檢測，認(rèn)為導(dǎo)致故障的原因可能有兩種：其一，機(jī)械反向間隙太大；其二，X軸電機(jī)故障。在補(bǔ)償反向間隙之后，故障并沒消失，這說明種可能性被排除。那么，再采用FANUC系統(tǒng)調(diào)試X軸電機(jī)，在對伺服增益參數(shù)、脈沖功能參數(shù)做出調(diào)整之后，X軸電機(jī)不再抖動，數(shù)控機(jī)床的高精密性得以恢復(fù)。
　　4.4系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動
　　一臺數(shù)控儀表車床CS-GT，產(chǎn)于美國的哈挺公司，因加工英制螺紋，進(jìn)給單位變?yōu)橛⒅?，而加工完成之后操作人員未及時調(diào)整回公制，導(dǎo)致后續(xù)加工出現(xiàn)精度異常。
　　系統(tǒng)參數(shù)涉及到機(jī)床的進(jìn)給單位、零點偏置、反向間隙等，進(jìn)行故障診斷或者日常維修時都可能對系統(tǒng)參數(shù)造成影響，進(jìn)而降低數(shù)控機(jī)床的加工精度。所以，相關(guān)人員要對此多加注意，避免類似事件的發(fā)生。另外，機(jī)械嚴(yán)重磨損、連接松動等也可能會改變參數(shù)值，需要對參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而恢復(fù)數(shù)控機(jī)床的加工精度。
　　5　其他注意事項
　　（1）對于數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)。（2）建立健全設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度。（3）提高相關(guān)人員的技術(shù)水平。
　　6　結(jié)語
　　總而言之，數(shù)控機(jī)床精度異常故障的起因比較復(fù)雜，排障工作相對來說具有一定難度。維修人員可以從機(jī)械、電氣以及加工這三個方面入手，檢測分析故障原因。當(dāng)診斷困難，無法確定故障起因時，盡量不要大范圍拆卸，避免進(jìn)一步擴(kuò)大故障影響。同時，車間管理部門要對生產(chǎn)計劃進(jìn)行統(tǒng)籌安排，合理規(guī)