原因分析

數控機床加工中出現尺寸不穩定的機械原因分析

 

1、伺服電機軸與絲杠之間的連接松動，致使絲杠與電機不同步，出現尺寸誤差。檢測時只需在伺服電機與絲杠的聯軸節上作好記號，用較快倍率來回移動工作臺(或刀架)，由于工作臺(或轉塔)的慣性作用，將使聯軸節的兩端出現明顯相對移動。此類故障通常表現為加工尺寸只向一個方向變動，只需將聯軸節螺釘均勻緊固即可排除。

 

2、滾珠絲杠與螺母之間潤滑不良，使工作臺(或刀架)運動阻力增加，無法完全準確執行移動指令。此類故障通常表現為零件尺寸在幾絲范圍內無規則變動，只需將潤滑改善即可排除故障。

 

3、機床工作臺(或刀架)移動阻力過大，一般為鑲條調整過緊、機床導軌表面潤滑不良所致。該故障現象一般表現為零件尺寸在幾絲范圍內無規則變動。檢查時可通過觀察DGN800-804的位置偏差量大小和變化來進行，通常為正反方向靜止時相差較大。此類故障只需將鑲條重新調整并改善導軌潤滑即可。

 

4、滾動軸承磨損或調整不當，造成運動阻力過大。該故障現象也通常表現為尺寸在幾絲范圍內無規則變動。檢查時可通過DGN800-804的位置偏差量進行，方法同上。此類故障只需將磨損軸承更換并認真調整，故障即可排除。

 

5、絲杠間隙或間隙補償量不當，通過調整間隙或改變間隙補償值就可排除故障

 

一．工件尺寸準確，表面光潔度差

 

故障原因

 

① 刀具刀尖受損，不鋒利

 

② 機床產生共振，放置不平穩

 

③ 機械有爬行現象

 

④ 加工工藝不好

 

解決方案（與上對照）

 

1.刀具磨損或受損后不鋒利，則重新磨刀或選擇更好的刀具重新對刀

 

2.機床產生共振或放置不平穩，調整水平，打下基礎，固定平穩

 

3.機械產生爬行的原因為拖板導軌磨損厲害，絲桿滾珠磨損或松動。機床應注意保養，上下班之后應清掃鐵絲，并及時加潤滑油，以減少摩擦

 

4. 選擇適合工件加工的冷卻液；在能達到其它工序加工要求的情況下，盡量選用較高的主軸轉速

 

二．工件產生錐度大小頭現象

 

故障原因

 

①機床放置的水平沒調整好，一高一低，產生放置不平穩

 

②車削長軸時，工件材料比較硬，刀具吃刀比較深，造成讓刀現象

 

③ 尾座頂針與主軸不同心

 

解決方案

 

1.使用水平儀調整機床的水平度 ，打下扎實的地基，把機床固定好提高其韌性

 

2.選擇合理的工藝和適當的切削進給量避免刀具受力讓刀

 

3. 調整尾座

 

三．驅動器相位燈正常，而加工出來的工件尺寸時大時小

 

故障原因

 

①機床拖板長期高速運行，導致絲桿和軸承磨損

 

②刀架的重復定位精度在長期使用中產生偏差  

 

③拖板每次都能準確回到加工起點，但加工工件尺寸仍然變化。此種現象一般由主軸引起，主軸的高速轉動使軸承磨損嚴重，導致加工尺寸變化

 

解決方案（與上對照）

 

1.用百分表靠在刀架底部，同時通過系統編輯一個固定循環程序，檢查拖板的重復定位精度，調整絲桿間隙，更換軸承

 

2.用百分表檢查刀架的重復定位精度，調整機械或更換刀架

 

3.用百分表檢測加工工件后是否能準確回到程序起點；若可以，則檢修主軸，更換軸承。

 

四．工件尺寸與實際尺寸相差幾毫米， 或某一軸向有很大變化

 

故障原因

 

①快速定位的速度太快，驅動和電機反應不過來而產生

 

②在長期摩擦磨損后機械的拖板絲桿和軸承過緊卡死

 

③ 刀架換刀后太松鎖不緊

 

④編輯的程序錯誤，頭、尾沒有呼應或沒取消刀補就結束

 

⑤系統的電子齒輪比或步距角設置錯誤

 

解決方案（與上對照）

 

1.快速定位速度太快，則適當調整G0 的速度、切削加減速度和時間使驅動器和電機在額定的運行頻率下正常動作

 

2. 在出現機床磨損后產生拖板、絲桿和軸承過緊卡死，則必須重新調整修復

 

3.刀架換刀后太松則檢查刀架反轉時間是否滿足，檢查刀架內部的渦輪渦桿是否磨損，間隙是否太大，安裝是否過松等

 

4.如果是程序原因造成的，則必須修改程序，按照工件圖紙要求改進，選擇合理的加工工藝，按照說明書的指令要求編寫正確的程序

 

5.若發現尺寸偏差太大則檢查系統參數是否設置合理，特別是電子齒輪比和步距角等參數是否被破壞，出現此現象可通過打百份表來測量

 

五．加工圓弧效果不理想，尺寸不到位

 

故障原因

 

① 振動頻率的重疊導致共振

 

② 加工工藝

 

③參數設置不合理，進給速度過大，使圓弧加工失步

 

④絲桿間隙大引起的松動或絲桿過緊引起的失步

 

⑤ 同步帶磨損

 

 

 

解決方案

 

1. 找出產生共振的部件，改變其頻率，避免共振

 

2.考慮工件材料的加工工藝，合理編制程序

 

3.對于步進電機，加工速率 F 不可設置過大

 

4.機床是否安裝牢固 ，放置平穩，拖板是否磨損后過緊，間隙增大或刀架松動等。

 

5.更換同步帶

 

六．批量生產中，偶爾出現工件超差

 

故障原因

 

①批量生產中偶爾出現一件尺寸有變化，然后不用修改任何參數再加工，卻恢復正常情況

 

②在批量生產中偶爾出現一件尺寸不準，然后再繼續加工尺寸仍不合格，而重新對刀后又準確

 

解決方案

 

1. 必須認真檢查工裝夾具，且考慮到操作者的操作方法，及裝夾的可靠性；由于裝夾引起的尺寸變化，必須改善工裝使工人盡量避免人為疏忽作出誤判現象

 

2.數控系統可能受到外界電源的波動或受到干擾后自動產生干擾脈沖，傳給驅動致使驅動接受多余的脈沖驅動電機多走或少走現象；了解掌握其規律，盡量采用一些抗干擾的措施，如：強電場干擾的強電電纜與弱電信號的信號線隔離，加入抗干擾的吸收電容和采用屏蔽線隔離。另外，檢查地線是否連接牢固，接地觸點最近，采取一切抗干擾措施避免系統受干擾

 

七．工件某一道工序加工有變化，其它各道工序尺寸準確

 

故障原因

 

該程序段程序的參數是否合理，是否在預定的軌跡內，編程格式是否符合說明書要求

 

解決方案

 

螺紋程序段時出現亂牙，螺距不對，則馬上聯想到加工螺紋的外圍配置（編碼器）和該功能的客觀因素，如：主軸轉速，螺紋導程與進給速度的關系（ 928 TC 配DY3 ，加工螺紋時主軸轉速 X 螺紋導程≤1700 mm/min），編碼器的線數與電腦設置是否相符；當發現圓板程序段尺寸不對時則檢查圓弧的編程軌跡是否在同一圓弧上，有否特殊圓與圓之間的過度關系編程時的工藝編制

 

八．工件的每道工序都有遞增或遞減的現象

 

故障原因

 

① 程序編寫錯誤

 

② 系統參數設置不合理

 

③ 配置設置不當

 

④ 機械傳動部件有規律周期 性的變化故障

 

解決方案

 

1. 檢查程序使用的指令是否按說明書規定的要求軌跡執行，可以通過打百份表來判斷，把百分表定位在程序的起點讓程序結束后拖板是否回到起點位置，再重復執行幾遍觀察其結果，掌握其規律

 

2.檢查系統參數是否設置合理或被人為改動

 

3.有關的機床配置在連接計算耦合參數上的計算是否符合要求，脈沖當量是否準確

 

4.檢查機床傳動部分有沒有損壞，齒輪耦合是否均勻，檢查是否存在周期性，規律性故障現象。若有則檢查其關鍵部份并給予排除

 

九．工件尺寸與實際尺寸只相差幾絲

 

故障原因

 

①機床在長期使用中磨擦、磨損，絲桿的間隙隨著增大,機床的絲桿反向間隙過大使加工過程的尺寸漂浮不定，故工件的誤差總在這間隙范圍內變化

 

②加工工件使用的刀具選型不對，易損，刀具裝夾不正或不緊等  

 

③工藝方面根據工件材料選擇合理的主軸轉速、切削進給速度和切削量  

 

④與機床放置的平衡度和穩固性有關

 

⑤數控系統產生失步或驅動選型時功率不夠，扭矩小等原因產生

 

⑥ 刀架換刀后是否鎖住鎖緊

 

⑦主軸是否存在跳動串動和尾座同軸度差等現象

 

⑧在一些特殊加工場合，反向間隙無法補入，導致加 工總是存在偏差

 

解決方案（與上對照）

 

1. 機床磨損絲桿間隙變大后通過調整絲桿螺母和修緊中拖板線條減小間隙，或通過打百份表得出間隙值（一般間隙在 0.15 mm 以內）可補進電腦，可通過電腦的間隙補償功能來把間隙取代，使工件尺寸符合要求

 

2.由于是刀具材質使加工工件尺寸產生變化，則按要求合理選擇刀具，而由于刀具裝夾不正等原因產生的則根據工件的工藝要求合理選擇刀具角度和工裝夾具

 

3.當懷疑是加工方面的工藝問題，則根據材料的性質，合理地編制加工工藝選擇適當的主軸轉速，切削進給速度和切削量

 

4.由于機床共振引起則把機床放置平穩，調整好水平，必要時打下地基，安裝穩固

 

5. 數控系統產生的尺寸變化，首先判斷程序是否按圖紙尺寸要求編制，然后再根據所選的配置檢查設置的參數是否合理（如 : G 0快速定位速度和切削時的加減速時間常數等）。是否有人故意改動，其次是考慮所選配的驅動器功率大小是否合理，通過判斷相位燈觀察電腦發給驅動的脈沖是否有失步現象

 

6.檢查刀架換刀后反轉時間夠不夠，是否使刀架有足夠的時間來鎖緊，檢查刀架的定位和鎖緊螺絲是否有松動

 

7.檢查主軸和尾座的同軸度是否存在跳動、串動等現象

 

8.利用編程技巧消除間隙

 

十．驅動器引起尺寸不穩定

 

故障原因

 

①驅動器發送的信號丟失，造成的驅動失步

 

②伺服驅動器的參數設置不當，增益系數設置不合理

 

③驅動器發送信號干擾所致，導致失步  

 

④驅動處于高溫環境，沒有采取較好的散熱措施，導致尺寸不穩定，同時也可能導致驅動內部參數變化，引發故障

 

⑤驅動器扭矩不夠或電機扭矩不夠  

 

⑥ 驅動器的驅動電流不夠

 

⑦ 驅動器損壞

 

解決方案（與上對應）

 

1.先確定使用的是步進驅動器還是伺服驅動器：步進電機驅動器可通過相位燈或打百分表判斷是否存在失步。伺服驅動器則可通過驅動器上的脈沖數顯示或是打百分表判斷

 

2. 參照 DA98 說明書修改增益參數

 

3.加裝屏蔽線，加裝抗干擾電容

 

4.保證良好的散熱通風環境，適當的溫度是保證加工性能的重要因素

 

5.更換驅動器或電機，使扭矩符合實際需要

 

6.調大驅動電流仍不能滿足要求，則需更換驅動器

 

7.驅動器送廠維修

 

十一．系統引起的尺寸變化不穩定

 

故障原因

 

① 系統參數設置不合理

 

② 工作電壓不穩定

 

③系統受外部干擾，導致系統失步

 

④已加電容，但系統與驅動器之間的阻抗不匹配，導致有用信號丟失

 

⑤系統與驅動器之間信號傳輸不正確

 

⑥ 系統損壞或內部故障

 

解決方案（與上對照）

 

1.快速速度，加速時間是否過大，主軸轉速，切削速度是否合理，是否因為操作者的參數修改導致系統性能改變

 

2.加裝穩壓設備

 

3.接地線并確定已可靠連接，在驅動器脈沖輸出觸點處加抗干擾吸收電容；一般的情況下變頻器的干擾較大，請在帶負載的請況下判斷，因為越大的負載會讓變頻器負載電流越大，產生的干擾也越大

 

4.選擇適當的電容型號

 

5. 檢查系統與驅動器之間的信號連接線是否帶屏蔽，連接是否可靠，檢查系統脈沖發生信號是否丟失或增加

 

6.送廠維修或更換主板

 

十二．機械方面引起的加工尺寸不穩定

 

故障原因

 

①步進電機阻尼片是否過緊或過松

 

②電機插頭進水造成絕緣性能下降，電機損壞

 

③加工出的工件大小頭，裝夾不當

 

④ 工件出現橢圓

 

⑤ 絲桿反向間隙過大

 

⑥ 機械絲 桿安裝過緊

 

 解決方案（與上對照）

 

1. 調整阻尼盤，使電機處于非共振狀態

 

2.更換電機插頭，做好防護，或是更換電機

 

3.檢查進刀量是否過大或過快造成的過負荷，檢查工件裝夾不應伸出卡盤太長，避免讓刀

 

4.檢查主軸的跳動，檢修主軸，更換軸承

 

5.通過打百分表檢查絲桿的反向間隙，是否已從系統將間隙補入，補入后間隙是否過大

 

6. 檢查絲桿是否存在爬行，是否存在響應慢的現象