對數(shù)控機(jī)床隨機(jī)性精度超差故障處理

對數(shù)控機(jī)床隨機(jī)性精度超差故障處對數(shù)控機(jī)床隨機(jī)性精度超差故障處 理理 一 前言一 前言 零件加工精度取決于數(shù)控機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)的控制精度 而 控制精度又受機(jī)械運(yùn)動(dòng)精度和數(shù)控系統(tǒng)性能 電氣控制精度影 響 通常在正確選擇數(shù)控機(jī)床和機(jī)床正常的前提下 機(jī)床加工 過程中產(chǎn)生廢品的機(jī)率是很低的 當(dāng)機(jī)床存在精度方面的功能 性故障時(shí) 廢品率就會上升 一般精度超差有兩種 一種是有規(guī)律的 如刀具磨損 對 刀不準(zhǔn) 零點(diǎn)偏置值異常 尺寸單位被轉(zhuǎn)換 刀補(bǔ)值輸入錯(cuò)誤 坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算錯(cuò)誤 程序編制錯(cuò)誤以及刀具選擇錯(cuò)誤等引起的超 差 這類故障解決比較容易 另一種沒有規(guī)律 如尺寸和形位 誤差變化毫無規(guī)律 這類故障原因隱蔽性強(qiáng) 解決難度大 在 原因不清或判斷錯(cuò)誤情況下動(dòng)手 弄不好會使機(jī)床故障擴(kuò)大或 廢品率更高 當(dāng)數(shù)控機(jī)床成為生產(chǎn)線上的關(guān)鍵瓶頸設(shè)備或處于 通用機(jī)床無法替代的工序上時(shí) 如停機(jī)就意味著停產(chǎn) 所以 研究數(shù)控機(jī)床隨機(jī)性精度超差故障成因并提出預(yù)防措施 指導(dǎo) 企業(yè)在設(shè)備出現(xiàn)隨機(jī)性精度超差故障時(shí) 如何快速查找原因并 迅速排除是當(dāng)前服務(wù)企業(yè)的主要任務(wù) 二 精度故障的查找與判斷方法二 精度故障的查找與判斷方法 精度故障的查找 一定要根據(jù)連續(xù)出現(xiàn)超差前加工產(chǎn)品狀 況來判斷 一般衡量機(jī)床加工精度的指標(biāo)為工序能力指數(shù) cpk 指數(shù)值大表示尺寸波動(dòng)范圍小 超差概率越小 正常時(shí)的 廢品率一般與所加工的產(chǎn)品公差帶寬度 機(jī)床精度特性 工藝 系統(tǒng)穩(wěn)定性有關(guān) 正常時(shí)機(jī)床工序能力 cpk1 理想工序能力 cpk1 33 當(dāng)設(shè)備存在某種影響精度的機(jī)械或電氣故障時(shí) 反映到產(chǎn) 品尺寸上 波動(dòng)范圍就大 廢品率就會偏離正常值 對某臺機(jī) 床而言 這個(gè)正常值就是正常加工情況下 經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行由 統(tǒng)計(jì)方法所得的廢品率值 一旦偏離統(tǒng)計(jì)廢品率值 就說明機(jī) 床存在故障 對解決機(jī)床產(chǎn)生精度故障的效果 也只能用發(fā)生 故障的頻次趨勢來判斷 三 對隨機(jī)性精度故障的處理方法三 對隨機(jī)性精度故障的處理方法 當(dāng)出現(xiàn)隨機(jī)性精度超差 先不急于動(dòng)手 應(yīng)向操作者或質(zhì) 檢員了解該設(shè)備出現(xiàn)廢品前的加工情況 并收集設(shè)備加工產(chǎn)品 檢驗(yàn)數(shù)據(jù) 有的關(guān)鍵工序設(shè)備還有產(chǎn)品質(zhì)控圖 認(rèn)真分析加工 尺寸趨勢變化 看波動(dòng)范圍是否正常 這里有兩種情況 一是 波動(dòng)范圍正常 僅尺寸超差的為異常 一般先不要理會 但要 注意尺寸走向趨勢 另一種是波動(dòng)范圍就不正常 尺寸超差是 波動(dòng)范圍不正常的必然發(fā)展結(jié)果 這就要找出原因并給予排除 四 隨機(jī)性精度超差故障產(chǎn)生原因四 隨機(jī)性精度超差故障產(chǎn)生原因 為弄清精度故障產(chǎn)生的原因 首先要了解數(shù)控機(jī)床精度的 控制方法 數(shù)控機(jī)床對加工精度的控制是通過保證其位移精度 和定位精度來實(shí)現(xiàn)的 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位移精度是指 指令脈 沖要求機(jī)床進(jìn)給的位移量和該指令脈沖經(jīng)過伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為工 作臺實(shí)際位移量之間的符合程度 兩者誤差愈小 伺服系統(tǒng)的 位移精度愈高 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的定位精度是指 輸出量能復(fù)現(xiàn) 輸入量的精確程度 數(shù)控機(jī)床為保證其高的位移精度和定位精 度 多采用閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 它們都是用插補(bǔ) 運(yùn)算得到的位置指令與位置檢測裝置反饋回來的機(jī)床坐標(biāo)軸實(shí) 際位置的差值進(jìn)行控制 直到差值消除為止 所不同的是閉環(huán) 伺服系統(tǒng) 位置檢測裝置裝在執(zhí)行部件末端 其環(huán)內(nèi)各組件的 誤差 傳動(dòng)鏈誤差以及運(yùn)動(dòng)中造成的誤差可以提前得到補(bǔ)償 因此可得到較高的位移精度和定位精度 閉環(huán)伺服系統(tǒng)精度只 取決于測量裝置的制造精度和安裝精度 而半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 位置檢測裝置裝在伺服電機(jī)軸上或絲杠端部 它將機(jī)械構(gòu)件封 閉在反饋控制環(huán)外 由此產(chǎn)生的傳動(dòng)鏈誤差以及運(yùn)動(dòng)中造成的 誤差不能得到補(bǔ)償 因此其控制精度低于閉環(huán)伺服系統(tǒng) 但系 統(tǒng)穩(wěn)定性好 半閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)精度超差故障概率相 對較大 數(shù)控機(jī)床加工過程中出現(xiàn)的隨機(jī)性精度超差故障 歸納原 因有以下幾方面 1 機(jī)床的主軸 導(dǎo)軌 滾珠絲杠螺母 工作臺 刀架等關(guān) 鍵零部件磨損不均導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)精度下降 2 機(jī)床絲杠螺母 軸承的預(yù)緊 導(dǎo)軌間隙調(diào)整不當(dāng)?shù)?3 從進(jìn)給電機(jī)到與刀架或工作臺連接的螺母之間任何一個(gè) 傳動(dòng)元件間有間隙或松動(dòng)都可能引起隨機(jī)性精度超差 如電機(jī) 與絲杠連接銷釘及防止絲杠軸向竄動(dòng)的螺母松動(dòng)等 4 導(dǎo)軌潤滑不良 導(dǎo)軌移動(dòng)部位未及時(shí)清掃鐵屑 刮屑板 壞 鐵屑進(jìn)入導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副之間 導(dǎo)軌嚴(yán)重磨損 5 機(jī)床參數(shù)設(shè)置不合理 如與位置控制有關(guān)的參數(shù)反向間 隙 夾緊允差等設(shè)置不合理會引起精度超差 6 機(jī)床地基和水平不符合要求 7 機(jī)床接地要求不符合規(guī)范 無屏蔽措施 抗干擾能力差 8 超負(fù)荷切削 超過規(guī)定速度快速移動(dòng)而引起步進(jìn)電機(jī)丟 步 9 機(jī)床修理調(diào)整不當(dāng) 五 案例五 案例 1 江鈴底盤公司有多臺半閉環(huán)型數(shù)控車床 cak6150d 在 加工過程中都出現(xiàn)過徑向 x 方向 尺寸無規(guī)律 偶然有超差 現(xiàn)象 通過調(diào)查了解到 這些數(shù)控車床所加工的產(chǎn)品公差帶比較 寬 在 0 035 0 06mm 之間 正常加工時(shí) 尺寸波動(dòng)范圍一般 在 0 005 0 025mm 之間 所以極少有超差現(xiàn)象 現(xiàn)出現(xiàn)超差 就說明機(jī)床可能存在精度功能性故障 通過對產(chǎn)品全程跟蹤檢 驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)除超差的廢品外 其余合格品尺寸波動(dòng)范圍也比正常 時(shí)大 通過對這些精度故障的排除效果追蹤 歸納起來有如下 原因會引起機(jī)床隨機(jī)性故障超差 1 x 軸與伺服電機(jī)連接端軸承 zrkn2052t 由于存在自動(dòng)潤 滑不到位缺陷 人工潤滑時(shí)有時(shí)無 使用冷卻液又容易破壞潤 滑油膜導(dǎo)致軸承滾珠變形 保持架或滾道破壞 嚴(yán)重磨損 故 障機(jī)理 當(dāng)滾珠變形 保持架或滾道破壞嚴(yán)重磨損時(shí) 當(dāng)切削 力通過絲杠螺母副傳到軸承時(shí) 由于磨損或變形不規(guī)則 導(dǎo)致 刀架橫向竄動(dòng)量不一 定位精度過大 排除方法 更換軸承 預(yù)防對策 通過改善軸承潤滑條件 提高軸承壽命 嚴(yán)禁超出 負(fù)荷使用設(shè)備 2 滾珠絲杠螺母副磨損不均勻 滾珠絲杠螺母副磨損不均 勻 在切削力作用下會使刀架定位精度差 對絲杠螺母副預(yù)緊 或采用間隙補(bǔ)償 是不能解決由此引起的超差故障的 必須更 換絲杠螺母副 加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng) 定期檢查并消除絲杠 螺母間隙 x 軸與電機(jī)相連處螺母松動(dòng) x 軸與電機(jī)相連處螺母松動(dòng) 造成絲杠軸向竄動(dòng) 由于松動(dòng)造成絲杠軸向竄動(dòng)量在不斷變化 結(jié)果造成加工尺寸不穩(wěn)定 擰緊螺母或加防松裝置后緊固 定 期檢查和調(diào)整 3 x 軸拖板導(dǎo)軌面或鑲條磨損不均勻 x 軸拖板導(dǎo)軌面和鑲 條磨損不均勻 機(jī)床運(yùn)動(dòng)特性變差 各處摩擦阻力不等 在切 削力作用下致使刀架移動(dòng)松緊不一 定位精度變差 由這類引 發(fā)的尺寸超差通過調(diào)整是無法消除的 只有恢復(fù)導(dǎo)軌精度 才 能徹底解決 排除方法是項(xiàng)修 鏟刮 x 軸拖板導(dǎo)軌面和鑲條 加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng) 定期檢查刮屑板 及時(shí)更換失效件 4 刀架定位銷或孔嚴(yán)重磨損 由于刀架定位銷或孔磨損 回轉(zhuǎn)刀架每次定位位置就不唯一 通過夾緊刀架就保持在定位 位置上 由此引發(fā)加工尺寸波動(dòng) 更換磨損件 平時(shí)注意刀架 的潤滑 防止出現(xiàn)撞擊事件和過負(fù)荷切削 5 機(jī)床導(dǎo)軌潤滑不良或運(yùn)動(dòng)過程中鐵屑進(jìn)入動(dòng)靜導(dǎo)軌副之 間 機(jī)床導(dǎo)軌潤滑不良或由于刮屑板失效 鐵屑進(jìn)入動(dòng)靜導(dǎo)軌 副之間 導(dǎo)致摩擦阻力大而不均勻 機(jī)床運(yùn)動(dòng)特性變差 堅(jiān)持 對導(dǎo)軌加油 更換破損刮屑板 加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng) 2 在一臺 h1 k001 三軸單元上精鏜 11a 主減殼直徑 l00mm 90mm 等孔 該機(jī)由兩個(gè)加工中心單元組成 其中 nc1 單元精撞直徑 l00mm 孔 nc2 單元精撞直徑 90mm 孔 加工時(shí) nc1 單元精鏜直徑 100mm 孔從未出現(xiàn)過超差 而 nc2 單元精 撞直徑 90mm 孔則不時(shí)出現(xiàn)尺寸超差現(xiàn)象 廢品概率少時(shí)約 1 高時(shí)達(dá) 2 左右 此數(shù)中不含刀具磨損 對刀錯(cuò)誤等異常 情況造成的廢品 眾所周知 撞刀一經(jīng)調(diào)好 就成定值刀具 如對刀錯(cuò)誤 產(chǎn)生的精度超差也為系統(tǒng)誤差 現(xiàn)加工過程中有時(shí)出現(xiàn)鏜孔尺 寸超差 不作任何調(diào)整又恢復(fù)正常尺寸這種隨機(jī)性精度故障 為此 專門成立一個(gè)攻關(guān)小組 列出工件材料 刀具夾緊力 冷卻液 吹屑系統(tǒng) 主軸和刀具 7 24 錐面 拉釘與抓爪 套筒 蝶形彈簧等配合移動(dòng)情況等 7 項(xiàng)可能會引起精度故障原因 并 逐一檢查分析 在不正常時(shí)對機(jī)床跟蹤監(jiān)控 發(fā)現(xiàn)以下 4 種情 況 1 不同廠家毛坯出現(xiàn)的廢品概率不同 2 檢查發(fā)現(xiàn)主軸與刀柄 7 24 錐面接觸面積達(dá)不到要求 3 主軸刀具夾緊裝置內(nèi)出現(xiàn)兩片碟形彈簧破碎 使廢品寫 提高 4 nc2 單元在刀具交換時(shí) nc1 單元精撞直徑 100mm 孔仍 在進(jìn)行 鐵屑飛濺落在 nc2 單元主軸內(nèi)超差 從故障處理效果看 引起偶發(fā)尺寸超差主要原因是 主軸 刀柄夾緊力不足和主軸內(nèi)錐與刀柄接觸剛度差所致 當(dāng)材料較 硬時(shí) 由于刀桿較長 主軸與刀柄接觸剛度又差 切削力較大 時(shí) 刀片位置就會發(fā)生變化 所以鏗出孔偏大 3 江鈴底盤公司 2004 年購進(jìn)一批 cka6150 數(shù)控車床中 有一臺投產(chǎn)三個(gè)月后開始偶爾出現(xiàn) x 軸方向尺寸超差 加工件 公差帶 0 035mm 廢品基本上出現(xiàn)在返回參考點(diǎn)后加工第一 件 但并非每次回參考點(diǎn)加工第一件都是廢品 只是偶爾出現(xiàn) 經(jīng)檢查加工件超差有幾個(gè)毫米 只要重回一下參考點(diǎn) 又正常 在排除操作者誤操作可能性后 判斷這故障與回參考點(diǎn)有 關(guān) 檢查減速擋塊及電氣開關(guān) 無松動(dòng)現(xiàn)象 于是通知機(jī)床生 產(chǎn)廠 三包 人員 在同廠家人員一起對廢品檢查中 發(fā)現(xiàn)超差 約為一個(gè)絲杠螺距 可是檢查減速擋塊到參考點(diǎn)距離也正常 后偶爾一次檢查發(fā)現(xiàn) 由于減速開關(guān)處很多灰塵堆積 導(dǎo)致開 關(guān)靈敏度變差 更換減速開關(guān) 故障排除 六 快速處理隨機(jī)性精度故障方法六 快速處理隨機(jī)性精度故障方法 由于處理隨機(jī)精度故障 查找與判斷需要一段時(shí)間的觀察 并積累原始數(shù)據(jù) 如果前期一直注意資料的積累 在查找的過 程中就便于分析趨勢并作出正確的處理 為快速處理隨機(jī)性精度故障 在設(shè)備管理方面 應(yīng)養(yǎng)成建 立設(shè)備維修檔案的習(xí)慣 每臺設(shè)備一個(gè)檔案本 記錄著每次設(shè) 備故障現(xiàn)象 原因分析 處理過程 備件更換 修后效果跟蹤 修理人等記錄 同時(shí)要作好設(shè)備保養(yǎng)記錄 確保記錄真實(shí)性 這對分析查找故障有益 在質(zhì)量管理方面 應(yīng)按質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)要求 堅(jiān)持做質(zhì)量控 制圖 常見的有 x r 圖 便于找出隨機(jī)性誤差 七 隨機(jī)性精度故障的預(yù)防七 隨機(jī)性精度故障的預(yù)防 1 把好設(shè)備采購和安裝質(zhì)量關(guān) 采購設(shè)備應(yīng)選名牌定型產(chǎn)品 機(jī)床本身存在先天性缺陷如 結(jié)構(gòu)剛性差 制造裝配質(zhì)量差引起的精度故障很難排除 設(shè)備 安裝應(yīng)嚴(yán)格按使用說明書要求進(jìn)行 地基必須結(jié)實(shí) 防振 承 重符合要求 合理布置調(diào)整墊塊位置 水平調(diào)調(diào)整應(yīng)符合要求 機(jī)床接地應(yīng)規(guī)范 電柜內(nèi)動(dòng)力線和信號線要分開走線 間距符 合要求 以提高機(jī)床抗干擾能力 2 認(rèn)真執(zhí)行設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)制度 引起精度故障主要原因是 機(jī)床維護(hù)保養(yǎng)不到位 機(jī)床導(dǎo) 軌 滾珠絲杠螺母副 分度工作臺 回轉(zhuǎn)刀架 主軸傳動(dòng)等關(guān) 鍵部件潤滑不良 磨損 松動(dòng)等造成運(yùn)動(dòng)精度下降 另外不正 確合理使用機(jī)床 經(jīng)常超負(fù)荷切削 超規(guī)定速度移動(dòng)部件 也