于福來

　　摘　要：隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)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(diǎn)，與傳統(tǒng)機(jī)床相比，具有明顯的加工優(yōu)勢(shì)。然而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，數(shù)控機(jī)床精度異常故障時(shí)有發(fā)生，對(duì)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(gè)方面入手，對(duì)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)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(dòng)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(diǎn)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(diǎn)計(jì)算異常；刀具補(bǔ)償數(shù)值錯(cuò)誤等。
　　2　故障診斷原則
　　2.1先外部，后內(nèi)部
　　對(duì)數(shù)控機(jī)床精度異常進(jìn)行故障診斷時(shí)，應(yīng)該按照“先外部，后內(nèi)部”的順序仔細(xì)排查，同時(shí)，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(dòng)手，很可能會(huì)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(huì)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(dòng)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(duì)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(dòng)機(jī)床，進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)與測(cè)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(shí)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(cè)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(cè)加工件缺陷；檢測(cè)報(bào)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(dòng)；檢測(cè)機(jī)械構(gòu)件是否有發(fā)熱、抖動(dòng)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(hào)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(cè)相關(guān)參數(shù)，及時(shí)校對(duì)。
　　3.3同類對(duì)調(diào)法
　　同類對(duì)調(diào)法即直接將功能相同的兩個(gè)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(cè)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(shí)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(shí)間之后，所加工零件的尺寸就會(huì)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(huì)導(dǎo)致該故障：其一，由機(jī)械磨損，聯(lián)接件松動(dòng)而導(dǎo)致的精度異常。通過對(duì)各軸反向是否存在間隙和皮帶傳動(dòng)裝置進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)間隙確實(shí)存在，而傳動(dòng)連接并沒有松動(dòng)。遇到這種情況，應(yīng)該將反向間隙補(bǔ)償?shù)礁鱾€(gè)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?yàn)橥饨缧盘?hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)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(duì)數(shù)控機(jī)床的地腳進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；啟動(dòng)機(jī)床，每隔半個(gè)小時(shí)檢測(cè)一下同一位置的坐標(biāo)數(shù)值，通過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著主軸溫度不斷升高，檢測(cè)值會(huì)隨之增加，而當(dāng)溫度降下來之后，檢測(cè)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(jì)算機(jī)程序中，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)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(dòng)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(hào)THM6350，數(shù)控系統(tǒng)選用FAGOR8055。在洗削殼體時(shí)，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(diǎn)動(dòng)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(diǎn)均正常，設(shè)備無報(bào)警。
　　初步判定該故障應(yīng)該與電氣控制無關(guān)，通過檢測(cè)分析，認(rèn)為該故障可能由以下三個(gè)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(xiàng)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(dòng)絲杠，會(huì)在運(yùn)動(dòng)初始感到十分明顯的空缺感，與常規(guī)下的軸承移動(dòng)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(hào)V600C，產(chǎn)于大河機(jī)床廠，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC0-M，在實(shí)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(dòng)時(shí)會(huì)有比較嚴(yán)重的振動(dòng)，尤其是在JOG方式下更為顯著。
　　通過檢測(cè)，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(duì)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(dòng)，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(dòng)
　　一臺(tái)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(shí)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(diǎn)偏置、反向間隙等，進(jìn)行故障診斷或者日常維修時(shí)都可能對(duì)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(duì)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(dòng)等也可能會(huì)改變參數(shù)值，需要對(duì)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(xiàng)
　?。?）對(duì)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(duì)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(gè)方面入手，檢測(cè)分析故障原因。當(dāng)診斷困難，無法確定故障起因時(shí)，盡量不要大范圍拆卸，避免進(jìn)一步擴(kuò)大故障影響。同時(shí)，車間管理部門要對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行統(tǒng)籌安排，合理規(guī)