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怎樣解決數控機床加工精度異常的故障

生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有以下方面：

　　1)機床進給單位被改動或變化

　　2)機床各軸的零點偏置(NULLOFFSET)異常

　　3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常

　　4)電機運行狀態異常，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，也可能導致加工精度異常。

　　1.系統參數發生變化或改動

　　系統參數主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數控系統，其進給單位有公制和英制兩種。加工中心設置有刀庫，刀庫中存放著不同數量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序自動選用和更換。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢應作適時地調整和修改;另一方面，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數實測值的變化，需對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。

　　2.機械故障導致的加工精度異常

　　一臺THM6350臥式加工中心，采用FANUC0i-MA數控系統。一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發現Z軸進給異常，造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調查中了解到：故障是突然發生的。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常，且回參考點正常;無任何報警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。(2)CNC雕銑機雕銑機的非移動部分剛性要求也要盡可能地好，而移動部分的剛性則要以靈活為前題，要設計得盡可能地輕巧一些，同時保持一定的剛性。分析認為，主要應對以下幾方面逐一進行檢查。

　　(1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54～G59)的校對及計算。

　　(2)在點動方式下，反復運動Z軸，經過視、觸、聽對其運動狀態診斷，發現Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。

　　(3)檢查機床Z軸精度。用手脈發生器移動Z軸，(將手脈倍率定為1×100的擋位，即每變化一步，電機進給0.1mm)，配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，手脈每變化一步，機床Z軸運動的實際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm，說明電機運行良好，定位精度良好。其中，電動工具是全社會最廣泛使用的五金工具，隨著時代和社會的進步，電動工具市場發展迅猛，同時各類電動工具由于各方面質量問題給消費者帶來的傷害也時有發生，因此，世界各國對本國市場上的電動工具的要求正日益變得嚴格。而返回機床實際運動位移的變化上，可以分為四個階段：①機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);②表現出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③機床機構實際未移動，表現出標準的反向間隙;④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復到機床的正常運動。

　　無論怎樣對反向間隙(參數1851)進行補償，其表現出的特征是：除第③階段能夠補償外，其他各段變化仍然存在，特別是第①階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現，間隙補償越大，第①段的移動距離也越大。

　　分析上述檢查，數控技工培訓認為存在幾點可能原因：一是電機有異常;二是機械方面有故障;三是存在一定的間隙。為了進一步診斷故障，將電機和絲杠完全脫開，分別對電機和機械部分進行檢查。電機運行正常;在對機械部分診斷中發現，用手盤動絲杠時，返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應能感覺到軸承有序而平滑的移動。相關企業出口到歐盟的所有規格和系列的電動工具產品，出口前就必須通過歐盟電器指令認證并加施標記，即將到期的產品要及時申請認證。經拆檢發現其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復正常。

　　3.機床電氣參數未優化電機運行異常

　　一臺數控立式銑床，配置FANUC0-MJ數控系統。在加工過程中，發現X軸精度異常。檢查發現X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩定現象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重，啟停時不太明顯，JOG方式下較明顯。

　　分析認為，故障原因有兩點，一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統的參數功能，對電機進行調試。首先對存在的間隙進行了補償;調整伺服增益參數及N脈沖抑制功能參數，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。

　　4.機床位置環異常或控制邏輯不妥

　　一臺TH61140鏜銑床加工中心，數控系統為FANUC18i，全閉環控制方式。加工過程中，發現該機床Y軸精度異常，精度誤差xiao在0.006mm左右，da誤差可達到1.400mm.檢查中，機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI方式下，以G54坐標系運行一段程序即“G90G54Y80F100;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。然后在手動方式下，將機床Y軸點動到其他任意位置，再次在MDI方式下執行上面的語句，待機床停止后，發現此時機床機械坐標數顯值為“-1046.992”，同第yi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軸點動到不同的位置，反復執行該語句，數顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測，發現機械位置實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軸重復定位誤差過大。脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵、磁柵、激光干涉儀等都是增量檢測裝置。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細檢查，重新作補償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問題，但為什么產生如此大的誤差，卻未出現相應的報警信息呢?進一步檢查發現，該軸為垂直方向的軸，當Y軸松開時，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軸松開時，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開;而在夾緊時，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。

數字控制CNC加工的工藝

 （1）零件的構造特色

   一零件資料為硬鋁LY12，其切削性能良好，歸于典型的薄壁盤類構造，外形尺度較大，周邊及內部筋的厚度僅為2mm，型腔深度為27mm。該零件在加工過程中假如技能計劃或加工參數設置不妥，很簡單變形，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、精加工的技能計劃，詳細技能流程如下：毛坯→粗車→粗銑→時效→精車→精銑。粗車：別離在外圓及端面預留1.5mm精加工余量，并預鉆基地孔。粗銑：別離在型腔旁邊面及底面預留余量1.5mm，并在φ12mm孔位處預鉆技能孔。時效：去掉資料及加工應力。基于利弊對比，本文討論一種將CNC雕刻與數控銑床組合應用的聯合加工策略。精車：精車端面、外圓并鏜技能孔φ6mm，需求一次裝夾完結，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。　　

　　①粗銑型腔粗加工主要是去掉大余量，并為后序精加工打好根底，所以加工型腔時，挑選低成本的普通數字控制CNC加工銑床加工。該工序需求按所示零件構造圖加工出內形概括，圓弧角落為R5mm，所留精加工余量均勻，為1.5mm。④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1)，恢復到機床的正常運動。并且本道工序還需要在φ12mm孔位處預先加工精加工所需的定位孔。　

　　②精銑型腔高速加工技能是近年使用起來的制作技能。在高速切削加工中，因為切削力小，可減小零件的加工變形，比較適合于薄壁件，并且切屑在較短時間內被切除，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量，加工周期也大大縮短，所以聯系該類薄壁盤類零件的特色，精加工型腔時選用高速加工。加工中心備有刀庫,具有自動換刀功能,是對工件一次裝夾后進行多工序加工的數控機床。　　

　　③定位孔的加工該零件精加工選用基地孔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。基地孔φ6mm在車工精車外圓φ301.5mm時將其鏜削為φ6H8；φ12mm孔由數字控制CNC加工銑床鉆、鉸至φ12H8。　　

　 （3）精加工型腔時零件的定位與裝夾為了使工件在機床上能敏捷、準確裝夾，并且在加工一批工件時不必逐個找正，所以這次加工選用一面兩銷的定位方法。以零件上已經存在的φ6mm及φ12mm孔作為定位孔，做簡便工裝，該工裝選用一個圓柱銷和一個扁形銷作為定位元件。因為該零件歸于薄壁件，簡單變形，在夾緊工件時，壓板應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，并且夾緊力的巨細應適當，以防損壞工件的定位或使工件發生不允許的變形。其詳細定位與裝夾。另外在發生故障時(如斷電)，不能找到事故前的正確位置，事故排除后，必須將工作臺移至起點重新計數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，一次裝夾可以完結型腔及所有孔的加工。

高速加工中心電主軸的轉速

何為高速加工中心，高速加工中心顧名思義高速切削加工，加工速度是常規加工中心的5-10倍的加工中心就稱為高速加工中心，這類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行高速切削加工取決于于主軸的回轉速度和三軸的給進速度，其主軸回轉速度和三軸給進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式主軸和電主軸，其中使用電主軸的高速加工中心多。企業更需積累應對經驗，涉及的產品將根據歐盟的規定做相應地調整，否則將會被市場淘汰。接下來小編就介紹一下電主軸的回轉速度。

 高速加工中心不管采用什么主軸的轉速都是在12000r/min以上的，采用電主軸的高速加工中心的轉速少在18000r/min以上，由于電主軸采用的軸承會影響轉速，所以采用不同的軸承的電主軸的轉速就不同。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展，并取得成熟的應用。采用磁浮軸承的電主軸的轉速在100000r/min；采用空氣靜承的電主軸轉速可以達到160000r/min；由此可見，采用不同軸承的電主軸轉速就不同。

  加工中心主軸結束語

  加工中心主軸技術含量很高，也是加工中心重要部件之一，國內有能力生產主軸的廠家少之又少，所以國內生產電主軸轉速沒有國外產電主軸的轉速高，且國產電主軸目前沒有能力采用空氣靜承和磁浮軸承，就算采用了也達不到這么高的轉速。