提高机床精度的操作规程

编辑:制度大全2020-01-20

一、预防性维护的重要性

数控机床在运行一定时间后，某些电器元件或机械部件难免会出现一些损坏或故障，对于这种高精度、高效益且又昂贵的设备，如何延长电器元件的使用寿命和零部件的磨损周期，预防各种故障，特别是将恶性事故消灭在萌芽状态，从而提高机床的无故障工作时间和使用寿命，一个重要的方面就是要做好预防性维护工作。数控机床通常都是企业较为关键的设备，运行中出现一些不正常现象，但也不一定影响运行，生产任务较忙时往往让机床带病工作，没有及时做预防维护工作，这样长时间使用之后，必然造成机床产生较大故障。在现在设备管理理念中，应做到事前维护而不是事后抢修。最大力度地发挥机床效率，同时也节约维修费用。

二、预防性维护的主要部位及方法

1．严格遵守操作规程

数控机床的编程、操作和维修人员，必须经过专门的技术培训，熟悉所用机床的机械、数控系统、强电设备、液压、气动部分的有关知识以及机床的使用环境、加工条件等。能按机床和数控系统使用说明书的要求正确、合理地使用，应尽量避免因操作不当引起的故障。通常，数控机床的故障相当一部分是由于操作、编程人员对机床的掌握程度太低而造成的，同时设备管理人员应编制出完善合理的操作规程，要求操作人员严格按照操作规程的要求进行正常维护工作，作好交接班记录，填写好点检卡。

2．防止数控系统和驱动单元过热

由于数控机床结构复杂、精度高，因此对温度控制较严，一般数控机床都要求环境温度为20℃左右，同时机床本身也有较好的散热通风系统，在保证环境温度的同时，也应保证机床散热系统的正常工作。要定期检查电气柜各冷却风扇的工作状态，应根据车间环境状况每半年或一季度检查清扫一次。数控及驱动装置过热往往会引起许多故障，如控制系统失常，工作不稳定，严重的还能造成模块烧坏。

3．监视数控系统的电网电压

通常数控系统允许的电网电压波动范围在85%～110%，如果超出此范围，轻则数控系统工作不稳定，重则造成重要的电子元器件损坏。因此要经常注意电网电压的波动，对于电网质量比较恶劣的地区，应及时配置合适的稳压电源，可降低故障。

4．机床要求有良好的接地

现在有很多企业仍在使用三相四线制，机床零地共接。这样往往会给机床带来诸多隐患。有些数控系统对地线要求很严格。如德国DMU公司生产的五轴联动加工中心，由于没有使用单独接地线，多次造成机床误动作甚至烧毁了一套驱动系统。因此，为了增强数控系统的抗干扰能力最好使用单独的接地线。

5．机床润滑部位的定期检查

为了保证机械部件的正常传动，润滑工作就显得非常重要。要按照机床使用说明书上规定的内容对各润滑部位定期检查，定期润滑。

6．定期清洗液压系统中的过滤器

过滤器如果堵塞，往往会引起故障。如液压系统中的压力传感器、流量传感器信号不正常，导致机床报警。有些油缸带动的执行机构动作缓慢，导致超时报警或执行机构动作不到位等情况。

7．定期检查气源情况

数控设备基本上都要使用压缩空气，用来清洁光栅尺、吹扫主轴及刀具，油雾润滑以及用气缸带动一些机械部件传动等。要求气源达到一定的压力并且要经过干燥和过滤。如果气源湿度较大或气管中有杂质，会对光栅尺造成极大的影响甚至会损坏光栅尺。同时油雾润滑中的气源中如含有水和杂质会直接影响润滑，尤其是高精度高转速的主轴。

8．液压油和冷却液要定期更换

由于液压系统是封闭网路，液压油使用一定时间后，油质会有所改变，影响液压系统的正常工作。因此必须按规定定期更换。

9．定期检查机床精度

机床使用一段时间后，其精度肯定有所下降，甚至有可能出废品。通过对机床几何精度的检测，有可能发现机床的某些隐患，如某些部件松动等。用激光干涉仪对位置精度定期检测，如发现精度有所下降，可通过数控系统的补偿功能对位置精度进行补偿，恢复机床精度，提高效率。

10．定期检查和更换直流电动机电刷

一些老数控机床上使用的大部分是直流电动机，其电刷的过度磨损会影响其性能。必须定期检查电刷。数控车床、数控铣床、加工中心等应每年检查一次，频繁加速机床（如冲床等）应每两个月检查一次。

11．要注意电控柜的防尘和密封

车间内空气中飘浮着灰尘和金属粉末，电控柜如果防尘措施不好，金属粉末很容易积聚在电路板上，使电器元件间绝缘电阻下降，从而出现故障甚至使元件损坏。这一点对于电火花加工设备和火焰切割设备尤为重要。另外有些车间卫生较差，老鼠较多，如果电控柜密封不好，会经常出现老鼠钻进电控柜内咬断控制线，甚至将车间内肥皂、水果皮等带到线路板上，这样不仅会造成元器件损坏，严重的会使数控系统完全不能工作，这一点在日常维修中己多次遇到，应引起足够重视。

12．存储器用电池要定期检查和更换

通常数控系统中部分CMOS存储器中的存储内容在断电时靠电池供电保持，一般采用铿电池或可充电镍福电池。当电池电压下降到一定值就会造成参数丢失，因此要定期检查电池，及时更换。更换电池时一般要在数控系统通电状态下进行，以免造成参数丢失。

13．注意机床数据的备份和技术资料的收集

数控机床尤其是较为复杂的加工中心仅机床参数就有几千个，还有PLC程序以及宏程序等。而数控机床有时会发生主板或硬盘故障或者由于外界干扰等原因造成数据丢失。如果没有备份数据的话，将是一件非常麻烦的事，有可能造成系统瘫痪。同时对数控设备的维修，技术资料显得非常重要，有些机床生产厂家提供的资料不全，给维修工作带来很多不便。因此平时的维修工作中一定要注意相关技术资料的收集。

14．定期检查机床制冷单元运行情况

很多机床尤其是加工中心都配有制冷单元，制冷单元运行的好坏，直接影响机床精度和使用寿命。如瑞士DIXI公司生产的五轴联动加工中心使用GEFANUC181系统，机床CRT屏幕上可以随时调出机床关键部位以及空调的温度变化情况。如果制冷单元效果不好，主轴在高速旋转时温度曲线表中主轴温升就非常快。此时操作人员如果不及时采取措施，轻则影响产品精度，重则损坏主轴。因此要经常清洗制冷单元进出风口的过滤网，注意空调高低压保护情况，防止制冷剂的泄漏等。

15．数控设备在长期不用时的维护

当数控设备长期闲置不用时，也应定期进行保养。首先应经常给系统通电，在机床锁住不动的情况下让其空运行，利用电器元件本身的发封吗区走数控柜内潮气，以保证电子元器件的性能稳定可靠。实践证明，经常闲置不用的机床，尤其是在梅雨季节后，开机时往往容易发生各种故障。如果闲置时间较长，应将直流电机电刷取出来，以免由于化学腐蚀损坏换向器。

篇2：对数控机床随机性精度超差故障处理措施

一、前言

零件加工精度取决于数控机床及数控系统的控制精度,而控制精度又受机械运动精度和数控系统性能、电气控制精度影响。通常在正确选择数控机床和机床正常的前提下,机床加工过程中产生废品的机率是很低的。当机床存在精度方面的功能性故障时,废品率就会上升。

一般精度超差有两种,一种是有规律的,如刀具磨损、对刀不准、零点偏置值异常、尺寸单位被转换、刀补值输入错误、坐标点计算错误、程序编制错误以及刀具选择错误等引起的超差,这类故障解决比较容易。另一种没有规律,如尺寸和形位误差变化毫无规律,这类故障原因隐蔽性强,解决难度大,在原因不清或判断错误情况下动手,弄不好会使机床故障扩大或废品率更高。当数控机床成为生产线上的关键瓶颈设备或处于通用机床无法替代的工序上时,如停机就意味着停产。所以,研究数控机床随机性精度超差故障成因并提出预防措施,指导企业在设备出现随机性精度超差故障时,如何快速查找原因并迅速排除是当前服务企业的主要任务。

二、精度故障的查找与判断方法

精度故障的查找,一定要根据连续出现超差前加工产品状况来判断。一般衡量机床加工精度的指标为工序能力指数Cpk,指数值大表示尺寸波动范围小,超差概率越小。正常时的废品率一般与所加工的产品公差带宽度、机床精度特性、工艺系统稳定性有关。正常时机床工序能力Cpk>1,理想工序能力Cpk>1.33。

当设备存在某种影响精度的机械或电气故障时,反映到产品尺寸上,波动范围就大,废品率就会偏离正常值。对某台机床而言,这个正常值就是正常加工情况下,经过长时间运行由统计方法所得的废品率值。一旦偏离统计废品率值,就说明机床存在故障。对解决机床产生精度故障的效果,也只能用发生故障的频次趋势来判断。

三、对随机性精度故障的处理方法

当出现随机性精度超差,先不急于动手。应向操作者或质检员了解该设备出现废品前的加工情况,并收集设备加工产品检验数据。有的关键工序设备还有产品质控图,认真分析加工尺寸趋势变化,看波动范围是否正常。这里有两种情况:一是波动范围正常,仅尺寸超差的为异常。一般先不要理会,但要注意尺寸走向趋势。另一种是波动范围就不正常。尺寸超差是波动范围不正常的必然发展结果,这就要找出原因并给予排除。

四、随机性精度超差故障产生原因

为弄清精度故障产生的原因,首先要了解数控机床精度的控制方法。数控机床对加工精度的控制是通过保证其位移精度和定位精度来实现的。进给伺服系统的位移精度是指:指令脉冲要求机床进给的位移量和该指令脉冲经过伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差愈小,伺服系统的位移精度愈高。进给伺服系统的定位精度是指:输出量能复现输入量的精确程度。数控机床为保证其高的位移精度和定位精度,多采用闭环伺服系统和半闭环伺服系统。它们都是用插补运算得到的位置指令与位置检测装置反馈回来的机床坐标轴实际位置的差值进行控制,直到差值消除为止。所不同的是闭环伺服系统,位置检测装置装在执行部件末端,其环内各组件的误差、传动链误差以及运动中造成的误差可以提前得到补偿,因此可得到较高的位移精度和定位精度。闭环伺服系统精度只取决于测量装置的制造精度和安装精度。而半闭环伺服系统,位置检测装置装在伺服电机轴上或丝杠端部,它将机械构件封闭在反馈控制环外,由此产生的传动链误差以及运动中造成的误差不能得到补偿,因此其控制精度低于闭环伺服系统,但系统稳定性好。半闭环系统和开环系统出现精度超差故障概率相对较大。

数控机床加工过程中出现的随机性精度超差故障,归纳原因有以下几方面:

1.机床的主轴、导轨、滚珠丝杠螺母、工作台、刀架等关键零部件磨损不均导致运动精度下降;

2.机床丝杠螺母、轴承的预紧、导轨间隙调整不当等;

3.从进给电机到与刀架或工作台连接的螺母之间任何一个传动元件间有间隙或松动都可能引起随机性精度超差,如电机与丝杠连接销钉及防止丝杠轴向窜动的螺母松动等;

4.导轨润滑不良、导轨移动部位未及时清扫铁屑、刮屑板坏,铁屑进入导轨运动副之间,导轨严重磨损;

5.机床参数设置不合理,如与位置控制有关的参数反向间隙、夹紧允差等设置不合理会引起精度超差;

6.机床地基和水平不符合要求;

7.机床接地要求不符合规范,无屏蔽措施,抗干扰能力差;

8.超负荷切削,超过规定速度快速移动而引起步进电机丢步;

9.机床修理调整不当。

五、案例

1.江铃底盘公司有多台半闭环型数控车床CAK6150D,在加工过程中都出现过径向(*方向)尺寸无规律,偶然有超差现象。

通过调查了解到,这些数控车床所加工的产品公差带比较宽,在0.035~0.06mm之间。正常加工时,尺寸波动范围一般在0.005~0.025mm之间,所以极少有超差现象。现出现超差,就说明机床可能存在精度功能性故障,通过对产品全程跟踪检验,发现除超差的废品外,其余合格品尺寸波动范围也比正常时大。通过对这些精度故障的排除效果追踪,归纳起来有如下原因会引起机床随机性故障超差。

(1)*轴与伺服电机连接端轴承ZRKN2052T由于存在自动润滑不到位缺陷,人工润滑时有时无,使用冷却液又容易破坏润滑油膜导致轴承滚珠变形,保持架或滚道破坏,严重磨损。故障机理:当滚珠变形,保持架或滚道破坏严重磨损时,当切削力通过丝杠螺母副传到轴承时,由于磨损或变形不规则,导致刀架横向窜动量不一,定位精度过大。排除方法:更换轴承。预防对策:通过改善轴承润滑条件,提高轴承寿命,严禁超出负荷使用设备。

(2)滚珠丝杠螺母副磨损不均匀。滚珠丝杠螺母副磨损不均匀,在切削力作用下会使刀架定位精度差。对丝杠螺母副预紧或采用间隙补偿,是不能解决由此引起的超差故障的,必须更换丝杠螺母副。加强设备日常维护保养,定期检查并消除丝杠螺母间隙。

*轴与电机相连处螺母松动。*轴与电机相连处螺母松动,造成丝杠轴向窜动,由于松动造成丝杠轴向窜动量在不断变化,结果造成加工尺寸不稳定。拧紧螺母或加防松装置后紧固。定期检查和调整。

(3)*轴拖板导轨面或镶条磨损不均匀。*轴拖板导轨面和镶条磨损不均匀,机床运动特性变差,各处摩擦阻力不等,在切削力作用下致使刀架移动松紧不一,定位精度变差。由这类引发的尺寸超差通过调整是无法消除的,只有恢复导轨精度,才能彻底解决。排除方法是项修,铲刮*轴拖板导轨面和镶条。加强设备日常维护保养,定期检查刮屑板,及时更换失效件。

(4)刀架定位销或孔严重磨损。由于刀架定位销或孔磨损、回转刀架每次定位位置就不唯一,通过夹紧刀架就保持在定位位置上,由此引发加工尺寸波动。更换磨损件。平时注意刀架的润滑,防止出现撞击事件和过负荷切削。

(5)机床导轨润滑不良或运动过程中铁屑进入动静导轨副之间。机床导轨润滑不良或由于刮屑板失效,铁屑进入动静导轨副之间,导致摩擦阻力大而不均匀,机床运动特性变差。坚持对导轨加油,更换破损刮屑板。加强设备日常维护保养。

2.在一台H1-K001三轴单元上精镗11A主减壳直径l00mm、90mm等孔,该机由两个加工中心单元组成,其中NC1单元精撞直径l00mm孔,NC2单元精撞直径90mm孔,加工时NC1单元精镗直径100mm孔从未出现过超差,而NC2单元精撞直径90mm孔则不时出现尺寸超差现象,废品概率少时约1‰,高时达2%左右(此数中不含刀具磨损、对刀错误等异常情况造成的废品)。

众所周知,撞刀一经调好,就成定值刀具,如对刀错误,产生的精度超差也为系统误差。现加工过程中有时出现镗孔尺寸超差,不作任何调整又恢复正常尺寸这种随机性精度故障。为此,专门成立一个攻关小组,列出工件材料、刀具夹紧力、冷却液、吹屑系统、主轴和刀具7:24锥面、拉钉与抓爪、套筒、蝶形弹簧等配合移动情况等7项可能会引起精度故障原因,并逐一检查分析。在不正常时对机床跟踪监控,发现以下4种情况:

(1)不同厂家毛坯出现的废品概率不同;

(2)检查发现主轴与刀柄7:24锥面接触面积达不到要求;

(3)主轴刀具夹紧装置内出现两片碟形弹簧破碎,使废品写提高;

(4)NC2单元在刀具交换时,NC1单元精撞直径100mm孔仍在进行,铁屑飞溅落在NC2单元主轴内超差。

从故障处理效果看,引起偶发尺寸超差主要原因是,主轴刀柄夹紧力不足和主轴内锥与刀柄接触刚度差所致。当材料较硬时,由于刀杆较长,主轴与刀柄接触刚度又差,切削力较大时,刀片位置就会发生变化,所以铿出孔偏大。

3.江铃底盘公司2004年购进一批CKA6150数控车床中,有一台投产三个月后开始偶尔出现*轴方向尺寸超差(加工件公差带0.035mm),废品基本上出现在返回参考点后加工第一件,但并非每次回参考点加工第一件都是废品,只是偶尔出现。经检查加工件超差有几个毫米,只要重回一下参考点,又正常。

在排除操作者误操作可能性后,判断这故障与回参考点有关,检查减速挡块及电气开关,无松动现象,于是通知机床生产厂“三包”人员,在同厂家人员一起对废品检查中,发现超差约为一个丝杠螺距,可是检查减速挡块到参考点距离也正常。后偶尔一次检查发现,由于减速开关处很多灰尘堆积,导致开关灵敏度变差,更换减速开关,故障排除。

六、快速处理随机性精度故障方法

由于处理随机精度故障,查找与判断需要一段时间的观察并积累原始数据,如果前期一直注意资料的积累,在查找的过程中就便于分析趋势并作出正确的处理。

为快速处理随机性精度故障,在设备管理方面,应养成建立设备维修档案的习惯。每台设备一个档案本,记录着每次设备故障现象、原因分析、处理过程、备件更换、修后效果跟踪、修理人等记录,同时要作好设备保养记录,确保记录真实性,这对分析查找故障有益。

在质量管理方面,应按质量管理标准要求,坚持做质量控制图,常见的有*—R图,便于找出随机性误差。

七、随机性精度故障的预防

1.把好设备采购和安装质量关

采购设备应选名牌定型产品,机床本身存在先天性缺陷如结构刚性差、制造装配质量差引起的精度故障很难排除。设备安装应严格按使用说明书要求进行,地基必须结实、防振,承重符合要求,合理布置调整垫块位置,水平调调整应符合要求,机床接地应规范,电柜内动力线和信号线要分开走线,间距符合要求,以提高机床抗干扰能力。

2.认真执行设备的维护保养制度

引起精度故障主要原因是:机床维护保养不到位,机床导轨、滚珠丝杠螺母副、分度工作台、回转刀架、主轴传动等关键部件润滑不良、磨损、松动等造成运动精度下降。另外不正确合理使用机床、经常超负荷切削、超规定速度移动部件,也是引起精度故障原因之一。

3.提高操作者熟练程度

操作者不熟练,如出现刀具撞击机床损坏主轴或刀架、破坏工作台或导轨,这都会使随机性精度故障率提高。原因即使知道也难于排除。

4.正确合理使用数控机床