论数控机床加工精度的重要性及解决办法

数控机床工作效率来源于设备加工精密度

    对于数控机床，其精度主要包括几何精度传动精度运动精度和位置精度等，如果出现精度超差，应根据工件精度反应出来的情况，借助子各种检测工具，判断出机床出现的是哪一类的超差，然后对可能引起这类误差的因素逐一检查，根据判断，修复机械零件或者通过修改机床参数的方法，排除影响精度超差的因素。砂轮主轴的径向跳动及轴向窜动将严重影响前刃面径向跳动及导程误差，进而影响至分度，而砂轮头导轨与工件头中心线平行度误差将使导程超差，而分度盘精度将影响到分度精度。检测后，发现砂轮主轴跳动以及砂轮头与工件中心线超差。故对砂轮主轴及导轨进行检查，发现砂轮主轴轴承及导轨导轮有较大磨损，故采取更换零件法进行替代。　　

    因此，设计一个双输入单输出模糊控制器来实现模糊控制，模糊控制器由模糊化，模糊推理决策及反模糊化组成，其主要作用是实现模糊算法，模糊控制器分为和通用两类。如果选用模糊控制器，虽推理速度快，但昂贵，灵活性差。我们选用通用模糊控制器，如果由单片机软件实时运行模糊推理决策，需要一定时间，将导致实时性差等问题。倘若事先通过离线的模糊化，模糊推理决策及反模糊化，取得一张模糊控制表，然后将此表放在单片机中。控制时，通过查表控制输出量，就可解决实时性差的问题。

    为了提高数控机床的加工精度及工作效率，必须把数控机床油箱温度控制在一定的范围内。一方面，油温的变化，直接影响数控机床温度场的变化，而温度场的变化，又影响位移场的变化，位移场变化，不可避免地影响加工精度。

    另一方面，温度变化，影响油液的黏度。通常情况，温度上升，油液的黏度下降。黏度过高，阻力太大，不利液压泵的起动和工作；黏度过低，容易引起漏油，影响整个液压系统的稳定性。另外，温度过高，会影响液压元件的寿命并改变液压油本身的特性。油箱温度模糊控制原理简介任何事物本身存在模糊性。甚至可以定义为另外值，因此，由此推出的一整套理论，称为糊模数学。模糊数学的一个重要分支是模糊控制。处理复杂问题时，模糊理论更接近于客观存在的规律，尤其对时变、大迟延的被控对象来讲，模糊控制比传统控制更一些。模糊控制建立在人工经验的基础上，对被控对象不需要有的数学模型。对于数控机床液压油箱的温度控制，操作人员较容易观察到的是实际输出温度与设定温度的差值，以及温差的变化值。

如何解决数控机床加工精度异常的故障

    生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有以下方面：
　　
　　1）机床进给单位被改动或变化
　　
　　2）机床各轴的零点偏置（NULLOFFSET）异常
　　
　　3）轴向的反向间隙（BACKLASH）异常
　　
　　4）电机运行状态异常，即电气及控制部分故障
　　
　　5）此外，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。
　　
　　1.系统参数发生变化或改动
　　
　　系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如SIEMENS、FANUC数控系统，其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理，常常影响到零点偏置和间隙的变化，故障处理完毕应作适时地调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化，需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。
　　
　　2.机械故障导致的加工精度异常
　　
　　一台THM6350卧式加工中心，采用FANUC0i-MA数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中，突然发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（Z向过切）。调查中了解到：故障是突然发生的。机床在点动、MDI操作方式下各轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为，主要应对以下几方面逐一进行检查。
　　
　　（1）检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系（G54～G59）的校对及计算。
　　
　　（2）在点动方式下，反复运动Z轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现Z向运动声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。
　　
　　（3）检查机床Z轴精度。用手脉发生器移动Z轴，（将手脉倍率定为1×100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合百分表观察Z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1>d=0.1mm（斜率大于1）；②表现出为d=0.1mm&gt；d2>d3（斜率小于1）；③机床机构实际未移动，表现出zui标准的反向间隙；④机床运动距离与手脉给定值相等（斜率等于1），恢复到机床的正常运动。
　　
　　无论怎样对反向间隙（参数1851）进行补偿，其表现出的特征是：除第③阶段能够补偿外，其他各段变化仍然存在，特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，间隙补偿越大，第①段的移动距离也越大。
　　
　　分析上述检查，数控技工培训认为存在几点可能原因：一是电机有异常；二是机械方面有故障；三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障，将电机和丝杠*脱开，分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常；在对机械部分诊断中发现，用手盘动丝杠时，返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下，应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损，且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
　　
　　3.机床电气参数未优化电机运行异常
　　
　　一台数控立式铣床，配置FANUC0-MJ数控系统。在加工过程中，发现X轴精度异常。检查发现X轴存在一定间隙，且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸X轴电机时感觉电机抖动比较严重，启停时不太明显，JOG方式下较明显。
　　
　　分析认为，故障原因有两点，一是机械反向间隙较大；二是X轴电机工作异常。利用FANUC系统的参数功能，对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿；调整伺服增益参数及N脉冲抑制功能参数，X轴电机的抖动消除，机床加工精度恢复正常。
　　
　　4.机床位置环异常或控制逻辑不妥
　　
　　一台TH61140镗铣床加工中心，数控系统为FANUC18i，全闭环控制方式。加工过程中，发现该机床Y轴精度异常，精度误差zui小在0.006mm左右，zui大误差可达到1.400mm.检查中，机床已经按照要求设置了G54工件坐标系。在MDI方式下，以G54坐标系运行一段程序即“G90G54Y80F100；M30；"，待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为“-1046.605"，记录下该值。然后在手动方式下，将机床Y轴点动到其他任意位置，再次在MDI方式下执行上面的语句，待机床停止后，发现此时机床机械坐标数显值为“-1046.992"，同*次执行后的数显示值相比相差了0.387mm.按照同样的方法，将Y轴点动到不同的位置，反复执行该语句，数显的示值不定。用百分表对Y轴进行检测，发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致，从而认为故障原因为Y轴重复定位误差过大。对Y轴的反向间隙及定位精度进行仔细检查，重新作补偿，均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题，但为什么产生如此大的误差，却未出现相应的报警信息呢？进一步检查发现，该轴为垂直方向的轴，当Y轴松开时，主轴箱向下掉，造成了超差。
　　
　　对机床的PLC逻辑控制程序做了修改，即在Y轴松开时，先把Y轴使能加载，再把Y轴松开；而在夹紧时，先把轴夹紧后，再把Y轴使能去掉。调整后机床故障得以解决。