生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)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五個方面:
(1)機床進給單位被改動或變化。
(2)機床各軸的零點偏置(null offset)異常。
(3)軸向的反向間隙(backlash)異常。
(4)電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障。
(5)機械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。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(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動
系統(tǒng)參數(shù)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(shù)控系統(tǒng)，其進給單位有公制和英制兩種。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(diào)整和修改;另一方面，由于機械磨損嚴重或連結(jié)松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)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fanuc 0i-ma數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)z軸進給異常，造成至少1mm的切削誤差量(z向過切)。調(diào)查中了解到:故障是突然發(fā)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。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(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)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(fā)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。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(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③機床機構(gòu)實際未移動，表現(xiàn)出最標準的反向間隙;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(shù)1851)進行補償，其表現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，間隙補償越大，第①段的移動距離也越大。
分析上述檢查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(fā)現(xiàn)，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。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復正常。