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造成加工精度异常故障的原因隐蔽性强,诊断难度比较大,归纳出五个主要原因:机床进给单位被改动或变化;机床各个轴的零点偏置异常;轴向的反向间隙异常;电机运行状态异常,即电气及控制部分异常;机械故障,如丝杠,轴承,轴联器等部件。另外加工程序的编制,刀具的选择及人为因素,也可能导致加工精度异常。
刀具磨损过程分三个阶段:
1,初期磨损阶段:刀具依然可正常使用;
2,正常磨损阶段:刀具切割硬肉或硬骨头不可以,切蔬菜水果可以;
3,急剧磨损阶段:建议更换刀具,急剧磨损无法使用
走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的,因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点:
1) 保证零件的加工精度要求。
2) 方便数值计算,减少编程工作量。
3) 刀具寻求最短加工路线,减少空刀时间以提高加工效率。
4) 尽量减少程序段数。
5) 保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求,最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。
6) 刀具的进退刀(切入与切出)路线也要认真考虑,以尽量减少在轮廓处停刀(切削力突然变化造成弹性变形)而留下刀痕,也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件。
1.作用于铣刀上的铣削力
铣刀铣削时,由于切削变形与摩擦,铣刀每一参与切削的刀齿上都受到铣削力。为了实际应用,通常假定各刀齿上的铣削力的合力F作用于某个刀齿上,并将它分解为三个相互垂直的分力。
(1)主切削力FC 它是作用于铣刀圆周切线方向的分力,也称圆周力,消耗功率最多。
(2)径向力Fp 它是作用于铣刀半径方向的分力。它使刀杆弯曲,影响铣削的平稳性。
(3)轴向力FO 它是沿铣刀轴线方向的分力。
Fp与FO的大小,若圆柱铣刀铣削时,则与螺旋角ω的大小有关;若端铣刀铣削时,则与主偏角κr的大小有关。
圆柱铣刀和端铣刀的主切削力FC可按经验公式进行计算。当被加工材料的强度和硬度不同时,需乘以修正系数KFC。
2.作用于工件或工作台上的铣削力
由于机床和夹具设计的需要,以及实际测量的方便,一般将作用在工件(工作台)上的铣削合力F′(F的反力)按纵、横和垂直进给三个方向进行分解。
(1)纵向进给分力Ff 它作用于铣床纵向进给机构上,其方向与纵向进给运动方向平行。
(2)横向进给分力Fe 它作用于铣床横向进给机构上,其方向与横向进给运动方向平行。
(3)垂直进给分力Fv 它作用于铣床工作台升、降机构上,其方向与工作台垂直进给运动方向平行。对于圆柱铣刀铣削,按不同的铣削方式,会使工件抬起或压向工作台;对于端铣刀铣削,正好与Fo相反。
铣刀铣削时,各铣削分力与主切削力有着一定的比例关系。若计算出主切削力Fc,就可计算出Ff、Fe和Fv的近似值。
一、相关控制电路断路或限位开关损坏
二、操作不规范,误动作或机床失控
1、根据机床结构特点进行处理
2、抓住数控系统功能局限及特性
三、回参考点过程失败,引起限位
四、机床参数受外界干扰发生改变或丢失
五、坐标系和数控程序的影响
数控磨床在磨削产品时,若磨削的产品表面出现振纹或螺旋纹,其原因是可能是多种多样的,可依据如下情况查找:
1、 金刚石笔是否松动
如果修正砂轮的金刚石笔出现松动,修整的砂轮表面自然会凹凸不平,磨削的产品出现表面质量是在所难免的。
2、 砂轮主轴和工件主轴转速是否平稳
检查砂轮主轴和工件主轴的转速是否平稳:在诊断主轴转速的时候,,让所查看的主轴给定至一个速度,可以从主轴控制器的诊断参数中查看其是否在变化,变化的多少是多少。也可以用转速仪测速。如果主轴转速不稳,磨削的工件表面就会出现楞状。
3、 砂轮主轴及工件主轴电机的散热风机是否有震动
主电机的散热风机有震动直接影响磨削产品的表面质量。
4、 磨头的检查
测磨头的径跳和轴向窜动,若超标,就要采取技术措施。若磨头的径跳超出标准值,在无法更换磨头的情况下,可以将磨头主轴油的粘度提高,来缓解磨头的劣势对磨削产品的影响。
5、 床头箱拨爪及自位板
在磨削的工件旋转中,如果床头箱的拨爪与磨削的工件有相对位移;如果床头箱的自位板在工件旋转中间歇地滑动,磨削的工件的表面质量会受到很大的影响
从美国CAPCO公司进口的HG3018轧辊数控磨床,采用德国BOSCH CC220数控系统, X轴为全闭环控制方式,位移检测元件采用德国海德汉玻璃光栅尺。当机床操作者无意中拿木条轻轻击打机床砂轮架外壳体时,人站在工作台上,感觉机床产生剧烈的颤动。
从这个现象看,该故障的产生,肯定带有机床本身的一些动作,绝对不是纯粹的机床某个零部件松了,人拿木头条轻轻“砸”机床外壳导致的结果。经查证,是X轴的滚珠丝杠背冒松造成的:当人拿木条轻轻砸机床砂轮架外壳时,因为X轴的驱动依靠滚珠丝杠来实现,很轻便,由于X轴滚珠丝杠背冒松动,故砂轮架会有一个微小的移动。这时候,数控系统检测到在没有发出X轴移动信号的情况下,X轴移动了,肯定是“非法的”,这时候数控系统会发出与砂轮架移动方向反向的“给定”信号,使砂轮架反向移动。由于滚珠丝杠背冒的松动,X轴反向移动时会走过头,此时砂轮架在数控系统的指挥下,又向与之前移动方向反向移动。。。。。如此往复,造成砂轮架的震动。
在长期对数控机床的维修中,我们发现,光栅尺不仅仅作为位置环的检测元件,还能成为机床直线轴的“监督”元件。当机械存在故障隐患时,如果该轴采用光栅尺控制,该故障隐患会通过光栅尺将隐患“放大”,以故障的形式表现出来。没有采用光栅尺的机床,出现机械故障隐患时,往往不容易表现出来,直至故障隐患扩大化,变成硬性故障。
数控机床在运行中,如果采用西门子840D或德国力士乐数控系统的某个直线轴,出现报警“硬件编码器错误”;如果采用西班牙FAGOR数控系统的某个直线轴,出现报警“跟随误差超界”。这时候一般是作为机床直线轴的位置检测元件的光栅尺出故障了。
这种情况下,由于震动或其它原因,一般是机床在使用中使读数头与光栅刻度尺的距离远了,数控系统误认为光栅尺坏了。处理该故障的方法是按光栅尺说明书的要求调整读数头与光栅尺的距离。读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右,最好别超过2mm.。
出现此故障的另外一种原因是光栅尺的安装位置不合适,如安装在油池附近,油气等将光栅尺污染,这时候就要把光栅尺的“定尺”和“动尺”分别进行清洁,然后再安装之后进行光栅尺的调试才可使用。
还有一种故障情况也会出现上述报警,那就是由于读数头的位置安装不合适,造成读数头损坏,更有甚者,光栅尺定尺内出现铝合金碎屑,光栅刻线出现损坏,造成光栅尺定尺的彻底报废。
一般由于网络电压波动太大,或电压冲击造成。我国大部分地区电网质量不好,会给机床带来电压超限,尤其是瞬间超限,如无专门的电压监控仪,则很难测到,在查找故障原因时,要加以注意,还有一些是由于特殊原因造成的损坏。如华北某厂由于雷击中工厂变电站并窜入电网而造成多台机床伺服系统损坏。
在数控机床进给传动系统中,普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。所以进给传动链有故障,主要反映是运动质量下降。如:机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大(撞车后)等。
金属加工微信提示,对于此类故障可以通过以下措施预防:(1)提高传动精度调节各运动副预紧力,调整松动环节,消除传动间隙,缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮,也可提高传动精度。(2)提高传动刚度。调节丝杠螺母副、支承部件的预紧力及合理选择丝杠本身尺寸,是提高传动刚度的有效措施。刚度不足还会导致工作台或拖板产生爬行和振动以及造成反向死区,影响传动准确性。(3)提高运动精度。在满足部件强度和刚度的前提下,尽可能减小运动部件的质量,减小旋转零件的直径和质量,以减小运动部件的惯性,提高运动精度。(4)导轨滚动导轨对赃物比较敏感,必须要有良好的防护装置,而且滚动导轨的预紧力选择要恰当,过大会使牵引力显着增加。静压导轨应有一套过滤效果良好的供油系统。
诊断与排除 根据机床电气原理图,查找对应的电磁阀接线,机床I/O显示表明机床的刀盘已处于到位,但未能夹紧的状态,打开电气柜找到刀盘推入的电磁阀接线,从继电器上可以看出目前处于未上电状态。找一临时线给该电磁阀迅速接一下电,解决故障。
诊断与排除 此机床采用FANUC-0M系统,机床上没有减速撞块只有一个硬限位碰停装置,对于机床“回零”的工作原理大家都清楚,一般是轴向设定方向运动,当压下零点开关后减速,脱离零点开关后数控系统按收到的第一个零点脉冲,被定为机床参考点(具体的回零方式大致有三种)。与厂家联系后按以下方式解决了故障。开机后用手动方式将轴移到硬极限位置,消除“极限报警”后再将轴摇到离极限开关5mm处,更改参数20、21后关机,再开机后,故障消除。
对于机床突然断电、有干扰或是误操作引起的机床故障,我们也不必按顺序进行繁琐的操作,有时只要掌握基本规律,就可以用很容易的方式加以解决。
一般数控机床的换刀机构,都由4部分组成:刀盘推出,刀盘转动,刀盘推入,刀盘夹紧。当换刀机构发生乱刀或刀具未能定位夹紧时,可以用手动方式按上述步骤进行操作就可以恢复,但相当麻烦。事实上有时只要我们仔细观察就能发现其规律。
诊断与排除 检查机床内参数设置无误,电缆连线等外设没有发现故障,手动方式下机床能动作,并且能显示坐标值。机床能定位,说明光栅尺应该没坏,检查光栅尺为德国“HEIDENHAIN”产品,后经了解知道HEIDENHAIN光栅尺采用的回零方式和其他公司产品不同,为了避免在大范围内寻找参考点,将参考标记按距离编码,在光栅刻线旁增加了一个刻道,可通过两个相邻的参考标记找到基准位置,即可以在任意40mm内(或80mm内,根据光栅尺型号而有所不同)找到“零点”。将机床的护罩拆下来后,发现因使用时间过长,油雾进入光栅尺内,零点标志被遮挡,没有零点脉冲输出,致使机床找不到零点。因为该器件为免维护型,与厂家联系进行了更换,故障消除。
诊断与排除 检查加工程序无误,检查各轴机械传动部分没有阻碍,运动灵活。诊断参数显示X轴过载,因此检查电动机各部分,但都正常,供电电压、抱闸线圈电压也正常。各部分电缆、接头也都正常。更换伺服单元、轴卡和电源单元还是无法排除故障。后来与厂家联系更换电动机内编码器,故障排除。