數(shù)控機床加工尺寸不穩(wěn)定原因與解決方法

1、數(shù)控機床加工中出現(xiàn)尺寸不穩(wěn)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(xiàn)尺寸誤差。檢測時只需在伺服電機與絲杠的聯(lián)軸節(jié)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(zhuǎn)塔）的慣性作用，將使聯(lián)軸節(jié)的兩端出現(xiàn)明顯相對移動。此類故障通常表現(xiàn)為加工尺寸只向一個方向變動，只需將聯(lián)軸節(jié)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(zhí)行移動指令。此類故障通常表現(xiàn)為零件尺寸在幾絲范圍內(nèi)無規(guī)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(diào)整過緊、機床導軌表面潤滑不良所致。該

2、故障現(xiàn)象一般表現(xiàn)為零件尺寸在幾絲范圍內(nèi)無規(guī)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(diào)整并改善導軌潤滑即可。4 .滾動軸承磨損或調(diào)整不當，造成運動阻力過大。該故障現(xiàn)象也通常表現(xiàn)為尺寸在幾絲范圍內(nèi)無規(guī)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(diào)整，故障即可排除。5 .絲杠間隙或間隙補償量不當，通過調(diào)整間隙或改變間隙補償值就可排除故障。加工尺寸不穩(wěn)定類故障判斷維修1.工件尺寸準確，表面光潔度差故障原因刀具刀尖受損，不鋒利機床產(chǎn)生共振，放置不平穩(wěn)機械有爬行現(xiàn)象

3、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(chǎn)生共振或放置不平穩(wěn)，調(diào)整水平，打下基礎(chǔ)，固定平穩(wěn)3 .機械產(chǎn)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(yīng)注意保養(yǎng)，上下班之后應(yīng)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(zhuǎn)速2 .工件產(chǎn)生錐度大小頭現(xiàn)象故障原因機床放置的水平?jīng)]調(diào)整好，一高一低，產(chǎn)生放置不平穩(wěn)車削長軸時，工件材料比較硬，刀具吃刀比較深，造成讓刀現(xiàn)象尾座頂針與主軸不同心解決方案1,使用水平儀調(diào)整機床的水平度，打下扎實的地基，把機床固定好提

4、高其韌性2,選擇合理的工藝和適當?shù)那邢鬟M給量避免刀具受力讓刀3 .調(diào)整尾座3,驅(qū)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機床拖板長期高速運行，導致絲桿和軸承磨損刀架的重復定位精度在長期使用中產(chǎn)生偏差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(xiàn)象一般由主軸引起，主軸的高速轉(zhuǎn)動使軸承磨損嚴重，導致加工尺寸變化解決方案（與上對照）i,用百分表靠在刀架底部，同時通過系統(tǒng)編輯一個固定循環(huán)程序，檢查拖板的重復定位精度，調(diào)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(diào)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4.工件

5、尺寸與實際尺寸相差幾毫米，或某一軸向有很大變故障原因快速定位的速度太快，驅(qū)動和電機反應(yīng)不過來而產(chǎn)生在長期摩擦磨損后機械的拖板絲桿和軸承過緊卡死刀架換刀后太松鎖不緊編輯的程序錯誤，頭、尾沒有呼應(yīng)或沒取消刀補就結(jié)束系統(tǒng)的電子齒輪比或步距角設(shè)置錯誤解決方案（與上對照）1.快速定位速度太快，則適當調(diào)整G0的速度、切削加減速度和時間使驅(qū)動器和電機在額定的運行頻率下正常動作2 .在出現(xiàn)機床磨損后產(chǎn)生拖板、絲桿和軸承過緊卡死，則必須重新調(diào)整修復3 .刀架換刀后太松則檢查刀架反轉(zhuǎn)時間是否滿足，檢查刀架內(nèi)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

6、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(fā)現(xiàn)尺寸偏差太大則檢查系統(tǒng)參數(shù)是否設(shè)置合理，特別是電子齒輪比和步距角等參數(shù)是否被破壞，出現(xiàn)此現(xiàn)象可通過打百份表來測量5.加工圓弧效果不理想，尺寸不到位故障原因振動頻率的重疊導致共振加工工藝參數(shù)設(shè)置不合理，進給速度過大，使圓弧加工失步絲桿間隙大引起的松動或絲桿過緊引起的失步同步帶磨損解決方案1 .找出產(chǎn)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(shè)置過大4 .機床是否安裝牢固，放置平穩(wěn)，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6 .批量生產(chǎn)中，偶

7、爾出現(xiàn)工件超差故障原因批量生產(chǎn)中偶爾出現(xiàn)一件尺寸有變化，然后不用修改任何參數(shù)再加工，卻恢復正常情況在批量生產(chǎn)中偶爾出現(xiàn)一件尺寸不準，然后再繼續(xù)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(xiàn)象2.數(shù)控系統(tǒng)可能受到外界電源的波動或受到干擾后自動產(chǎn)生干擾脈沖，傳給驅(qū)動致使驅(qū)動接受多余的脈沖驅(qū)動電機多走或少走現(xiàn)象；了解掌握其規(guī)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

8、地觸點最近，采取一切抗干擾措施避免系統(tǒng)受干擾7 .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(shù)是否合理，是否在預(yù)定的軌跡內(nèi)，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(xiàn)亂牙，螺距不對，則馬上聯(lián)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(zhuǎn)速，螺紋導程與進給速度的關(guān)系（928TC配DY3,加工螺紋時主軸轉(zhuǎn)速X螺紋導程01700mm/min）,編碼器的線數(shù)與電腦設(shè)置是否相符；當發(fā)現(xiàn)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(guān)系編程時的工藝編制8 .工件的每道工序都有遞增或遞減的現(xiàn)象故障原因程序編寫錯誤系統(tǒng)參數(shù)

9、設(shè)置不合理配置設(shè)置不當機械傳動部件有規(guī)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(guī)定的要求軌跡執(zhí)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(jié)束后拖板是否回到起點位置，再重復執(zhí)行幾遍觀察其結(jié)果，掌握其規(guī)律2 .檢查系統(tǒng)參數(shù)是否設(shè)置合理或被人為改動3 .有關(guān)的機床配置在連接計算耦合參數(shù)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(guī)律性故障現(xiàn)象。若有則檢查其關(guān)鍵部份并給予排除9.工件尺寸與實際尺寸只相差幾絲故障原因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

10、漂浮不定，故工件的誤差總在這間隙范圍內(nèi)變化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工藝方面根據(jù)工件材料選擇合理的主軸轉(zhuǎn)速、切削進給速度和切削量與機床放置的平衡度和穩(wěn)固性有關(guān)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生失步或驅(qū)動選型時功率不夠，扭矩小等原因產(chǎn)生刀架換刀后是否鎖住鎖緊主軸是否存在跳動串動和尾座同軸度差等現(xiàn)象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(diào)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0.15mm以內(nèi)）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(zhì)使加工工件

11、尺寸產(chǎn)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(chǎn)生的則根據(jù)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(jù)材料的性質(zhì)，合理地編制加工工藝選擇適當?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)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(wěn)，調(diào)整好水平，必要時打下地基，安裝穩(wěn)固5 .數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)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(jù)所選的配置檢查設(shè)置的參數(shù)是否合理（如：G0快速定位速度和切削時的加減速時間常數(shù)等）。是否有人故意改動，其次是考慮所選配的驅(qū)動器功率大小是否合理，通過判斷相位燈觀察電腦發(fā)給驅(qū)動的脈沖是否有失步現(xiàn)象6 .檢查刀架換刀后反轉(zhuǎn)時間夠不

12、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(xiàn)象8 .利用編程技巧消除間隙10.驅(qū)動器引起尺寸不穩(wěn)定故障原因驅(qū)動器發(fā)送的信號丟失，造成的驅(qū)動失步伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置不當，增益系數(shù)設(shè)置不合理驅(qū)動器發(fā)送信號干擾所致，導致失步驅(qū)動處于高溫環(huán)境，沒有采取較好的散熱措施，導致尺寸不穩(wěn)定，同時也可能導致驅(qū)動內(nèi)部參數(shù)變化，引發(fā)故障驅(qū)動器扭矩不夠或電機扭矩不夠驅(qū)動器的驅(qū)動電流不夠驅(qū)動器損壞解決方案（與上對應(yīng)）1 .先確定使用的是步進驅(qū)動器還是伺服驅(qū)動器：步進電機驅(qū)動器可通過相位燈或打百分表判斷是否存在失步。伺服驅(qū)動器則可通過驅(qū)動器上的脈沖

13、數(shù)顯示或是打百分表判斷2 .參旦WDA98說明書修改增益參數(shù)3 .加裝屏蔽線，加裝抗干擾電容4 .保證良好的散熱通風環(huán)境，適當?shù)臏囟仁潜ＷC加工性能的重要因素5 .更換驅(qū)動器或電機，使扭矩符合實際需要6 .調(diào)大驅(qū)動電流仍不能滿足要求，則需更換驅(qū)動器7 .驅(qū)動器送廠維修11.系統(tǒng)引起的尺寸變化不穩(wěn)定故障原因系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理工作電壓不穩(wěn)定系統(tǒng)受外部干擾，導致系統(tǒng)失步已加電容，但系統(tǒng)與驅(qū)動器之間的阻抗不匹配，導致有用信號丟失系統(tǒng)與驅(qū)動器之間信號傳輸不正確系統(tǒng)損壞或內(nèi)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(zhuǎn)速，切削速度是否合理，是否因為操作者的參數(shù)修改導致系統(tǒng)性能改變2 .加

14、裝穩(wěn)壓設(shè)備3 .接地線并確定已可靠連接，在驅(qū)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(chǎn)生的干擾也越大4 .選擇適當?shù)碾娙菪吞? .檢查系統(tǒng)與驅(qū)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(tǒng)脈沖發(fā)生信號是否丟失或增加6 .送廠維修或更換主板12.機械方面引起的加工尺寸不穩(wěn)定故障原因步進電機阻尼片是否過緊或過松電機插頭進水造成絕緣性能下降，電機損壞加工出的工件大小頭，裝夾不當工件出現(xiàn)橢圓絲桿反向間隙過大機械絲桿安裝過緊解決方案(與上對照)1 .調(diào)整阻尼盤，使電機處于非共振狀態(tài)2 .更換電機插頭，做好防護

15、，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(yīng)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(tǒng)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(yīng)慢的現(xiàn)象基于FANUC的進給運動誤差補償方法摘要：運動誤差是數(shù)控機床最常見的一種誤差形式，通過日本FANUC數(shù)控系統(tǒng)的例子，說明不但可以調(diào)整機床硬件結(jié)構(gòu)消除該誤差，還可以通過設(shè)置機床參數(shù)來補償。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；運動誤差；參數(shù)補償中圖分類號：TG659文獻標識碼：B文章編號：1004-0420(2009)02-0018-020引言在數(shù)控機床加

16、工零件的過程中，引起加工誤差的原因有很多方面。如機床零部件由于強度、剛度不夠引起而產(chǎn)生的變形，從而造成的誤差；還有因傳動件的慣性、電氣線路的時間滯后等原因帶來的加工偏差等。有些誤差通過調(diào)整機床可以消除，但有些無法消除，這就需要我們通過數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)補償來消除。目前，日本FANU公司的數(shù)控系統(tǒng)在國內(nèi)市場的占有率遠遠超過其他的數(shù)控系統(tǒng)。下面就以FANU公司的數(shù)控系統(tǒng)為例來說明數(shù)控機床進給運動誤差參數(shù)補償方法。1常見進給運動誤差運動誤差是指由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)間的相對運動和結(jié)構(gòu)本身的原因而使刀具與工件間產(chǎn)生的相對位置誤差，數(shù)控機床上常見進給運動誤差的原因有：a.機床的熱變形，機床構(gòu)件的扭曲與變形，傳動軸或

17、絲杠在扭矩作用下的扭曲變形引起的無效運動，都會造成零件的加工偏差；b.螺距誤差，開環(huán)和閉環(huán)數(shù)控機床的定位精度主要取決于滾珠絲杠的精度。但絲杠總會存在一定的螺距誤差，因此在加工過程中會造成零件的加工誤差；c.齒隙或間隙，在齒輪傳動系統(tǒng)中，齒輪間隙是引起傳動誤差的一個主要原因。在絲杠螺母副傳動時，其間的齒隙以及溜板的歪斜也會產(chǎn)生傳動誤差。這類誤差統(tǒng)稱為齒隙誤差；d.機床溜板的磨擦、磨損造成的誤差。2進給運動誤差的消除方法進給運動誤差可分成兩類：一類是有常值系統(tǒng)性誤差，如螺距積累誤差、反向間隙誤差等；一類是變值系統(tǒng)性誤差，如熱變形等。消除誤差的方法很多，可通過機械設(shè)計提高部件的剛度、強度，以減少變形

18、；也可通過控制系統(tǒng)消除誤差。過去用硬件電子線路和擋塊補償開關(guān)實現(xiàn)補償，現(xiàn)在CNCS統(tǒng)中多用軟件進行誤差補償。2.1 反向間隙誤差補償在進給傳動鏈中，齒輪傳動、滾珠絲杠螺母副等均存在反向間隙，這種反向間隙會造成工作臺在反向運動時，電動機空轉(zhuǎn)而工作臺不動。這就使得半閉環(huán)系統(tǒng)廣生誤差，全閉環(huán)系統(tǒng)包置環(huán)震蕩不穩(wěn)定。為補償反向間隙可先采用調(diào)整和預(yù)緊的方法來減少間隙。數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)采用了滾珠絲杠螺母副、貼塑涂塑導軌等傳動效率高的結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠螺母副又有雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)，所以機械結(jié)構(gòu)間隙不大，但由于傳動部件彈性變形等引起的誤差，所以靠機械調(diào)整很難補償。對剩余誤差，在半閉環(huán)系統(tǒng)中可將其測出，作為參數(shù)輸入數(shù)控

19、系統(tǒng)，此后每當坐標軸接受反向指令時，數(shù)控系統(tǒng)便調(diào)用間隙補償程序，自動將間隙補償值加到由插補程序計算出的位置增量指令中，以補償間隙引起的失動，即控制電機多走一點距離，這段距離等于問隙值，從而補償間隙誤差。對于全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)不能采取以上補償方法（通常將反向間隙補償參數(shù)調(diào)為零），只能從機械上減少甚至消除間隙。有些數(shù)控系統(tǒng)具有全閉環(huán)反轉(zhuǎn)問隙附加脈沖補償功能，以減少這種誤差對全閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。即當工作臺反向運動時，對伺服系統(tǒng)施加一定寬度和高度的脈沖電壓（由參數(shù)設(shè)定）以補償間隙誤差。2.2 螺距誤差補償螺距誤差是指由螺距積累誤差引起的常值系統(tǒng)性定位誤差。在半閉環(huán)系統(tǒng)中，定位誤差很大程度上受滾珠絲杠精

20、度的影響。盡管滾珠絲杠的精度很高，但總存在著制造誤差。要得到超過滾珠絲杠精度的運動精度，必須借助螺距誤差補償功能，利用數(shù)控系統(tǒng)對誤差進行補償與修正。另外，數(shù)控機床經(jīng)過長時間使用后，由于磨損，其精度可能下降，利用螺距誤差補償功能進行定期測量與補償，可在保持精度的前提下延長機床的使用壽命。螺距誤差補償?shù)幕驹硎菍?shù)控機床某軸的指令位置與高精度位置測量系統(tǒng)所測得的實際位置相比較，計算出在數(shù)控加工全過程上的誤差分布曲線，再將誤差以表格的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)中。這樣數(shù)控系統(tǒng)在控制該軸運動時，會自動考慮到誤差值并加以補償。采用螺距誤差補償功能應(yīng)注意：a.對重復定位精度較差的軸，因無法準確確定其誤差曲線，故螺

21、距誤差補償功能無法實現(xiàn)，也就是說，該功能無法補償定位誤差；b.只有建立機床坐標系后，螺距誤差補償才有意義；c.由于機床坐標系是通過返回參考點而建立的，因此在誤差表中參考點的誤差要為0;d.必須采取比滾珠絲杠精度至少高一個數(shù)量級的檢測裝置來測量誤差分布曲線，常用于激光干涉儀來側(cè)量。3誤差補償參數(shù)的設(shè)置下面就以FANU京統(tǒng)為例，說明誤差補償參數(shù)的設(shè)置方法。FANU媒統(tǒng)反向間隙補償參數(shù)：1581各軸的反向間隙補償量數(shù)據(jù)形式：字軸型；數(shù)據(jù)單位：檢測單位；數(shù)據(jù)范圍：-9999-9999。設(shè)定各軸的反向間隙補償量。接通電源后，當機床向參考點相反的方向移動時，進行第一次反向間隙補償。FANU臻統(tǒng)螺距誤差補償參數(shù)：a.在參數(shù)3620中輸入每個軸參考點的螺距誤差補償?shù)奈恢锰?；b.在參數(shù)3621中輸入每個軸螺距誤差補償?shù)淖钚∥恢锰?；c.在參數(shù)