祁百學(xué)，閆沛淵

蘭州航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅蘭州 730070

1 序言

數(shù)控機(jī)床是一種高效、高精度的加工設(shè)備，在制造領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來(lái)越大。但是，由于數(shù)控機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程都是數(shù)控系統(tǒng)按照編制的程序完成，所以若在穩(wěn)定性、可靠性和準(zhǔn)確性方面出現(xiàn)問(wèn)題，排除故障的過(guò)程一般不太容易。因此，使用數(shù)控機(jī)床不僅要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，而且必須重視其維護(hù)管理工作，不斷提高數(shù)控操作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)。下面以兩個(gè)數(shù)控車床的維修案例，說(shuō)明數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)和提高數(shù)控操作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)的重要性。

2 案例一

某平床身數(shù)控車床運(yùn)行正常，車削圖1所示的工件時(shí)，發(fā)現(xiàn)φ40mm的圓柱總是偏小0.4～0.5mm。與操作人員溝通后發(fā)現(xiàn)，機(jī)床一直正常，精度也有保證，只是加工該工件時(shí)發(fā)現(xiàn)尺寸超差，加工程序也沒(méi)有問(wèn)題，對(duì)刀點(diǎn)是φ25mm的小圓柱處，而后一刀成形。φ25mm尺寸的偏差幾乎為0，而φ40mm尺寸的負(fù)偏差接近0.5mm。

圖1 工件

由于機(jī)床動(dòng)作正常，排除電氣問(wèn)題，初步判斷應(yīng)為數(shù)控車床的X向精度問(wèn)題，但是用各種手段檢查后發(fā)現(xiàn)X向精度沒(méi)有問(wèn)題。

在毫無(wú)頭緒的情況下，只好請(qǐng)教工廠有經(jīng)驗(yàn)的車削加工操作人員，經(jīng)一項(xiàng)一項(xiàng)的檢查發(fā)現(xiàn)，除刀具的車削點(diǎn)較主軸中心線低了1～2mm外，其他均正常，而操作人員認(rèn)為這不會(huì)影響機(jī)床的加工精度。考慮到操作人員一直用普通車床，對(duì)數(shù)控車床不是太了解，又沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他故障，因此對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題在計(jì)算機(jī)上模擬。小圓的直徑為25mm，大圓的直徑為40mm，由于對(duì)刀點(diǎn)在小圓上，對(duì)刀點(diǎn)又低于主軸的中心線，因此實(shí)際的切削點(diǎn)為圖2所示的A點(diǎn)，而理想的切削點(diǎn)為D點(diǎn)，小圓柱切削完后，實(shí)際的切削點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，而理想的切削點(diǎn)應(yīng)移動(dòng)到C點(diǎn)，實(shí)際的切削點(diǎn)與理想的切削點(diǎn)組成一個(gè)平行四邊形。

圖2 切削點(diǎn)變化情況

由圖2看出，實(shí)際切削點(diǎn)越低，C點(diǎn)超出大圓就會(huì)越多。由此得出結(jié)論：以小圓為對(duì)刀點(diǎn)，從小圓柱處起刀，一刀切削工件，當(dāng)?shù)毒邔?shí)際切削點(diǎn)較主軸中心線低得越多時(shí)，大圓柱直徑必然比程序給定的小得越多。這就是造成本次加工精度不達(dá)標(biāo)的真實(shí)原因。于是調(diào)節(jié)刀具的安裝高度，使刀尖與主軸中心線等高，再次加工，工件完全達(dá)到加工精度的要求[1]。

由于數(shù)控車床與普通車床不同，加工過(guò)程很少人為干預(yù)，因此操作人員說(shuō)得也沒(méi)錯(cuò)。通過(guò)本次“故障”，了解了刀尖高低及對(duì)刀點(diǎn)對(duì)后續(xù)加工精度的影響[2]，意識(shí)到一定要嚴(yán)格按加工工藝加工，及時(shí)總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，不斷提高操作人員的理論水平和實(shí)踐技能。

3 案例二

某平床身數(shù)控車床車削圖3所示的錐面，但實(shí)際加工時(shí)偶爾會(huì)出現(xiàn)圖4所示的加工形狀。本數(shù)控車床系統(tǒng)采用FANUC 0i-TC，X向和Z向均采用1∶1的同步帶輪傳動(dòng)。

圖3 錐面示意

圖4 偶爾出現(xiàn)的加工形狀

故障分析：當(dāng)發(fā)生圖4所示的故障時(shí)，從形狀上分析，錐面上多出了一段柱面，說(shuō)明X軸在車削中有停頓，而數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警，說(shuō)明數(shù)控系統(tǒng)是正常的，X軸車削中間的停頓應(yīng)該是中托板停頓引起的，而不是X軸電動(dòng)機(jī)停頓引起的。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，托板靜止，那么絲杠一定向某一方向產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)，也就是常說(shuō)的絲杠竄動(dòng)。考慮到這臺(tái)車床已應(yīng)用多年，床身導(dǎo)軌磨損也較嚴(yán)重，運(yùn)行時(shí)X向和Z向所受的摩擦力肯定不均勻，也就是說(shuō)絲杠受力忽大忽小，那么絲杠定位軸承的受力也會(huì)忽大忽小，有可能會(huì)引起定位的錐面軸承內(nèi)外圈的軸向滑動(dòng)，表現(xiàn)形式為托板靜止而絲杠向某一方向竄動(dòng)。

經(jīng)過(guò)上述分析，最終將故障鎖定在X向定位軸承上，經(jīng)檢查，軸承正常，而軸承外圈的壓蓋螺釘完全松動(dòng)。絲杠偶發(fā)的竄動(dòng)量接近1.5mm，也就是說(shuō)軸承外圈在安裝孔內(nèi)滑動(dòng)量接近1.5mm。重新壓緊定位軸承內(nèi)外圈的壓蓋，調(diào)整箱條和反向間隙，試車工件，故障消除。

本故障初看感覺(jué)不可思議，但通過(guò)數(shù)控工作原理和傳動(dòng)鏈分析，可較易找到故障點(diǎn)[3]。如果沒(méi)有分析清楚故障原因，輕易動(dòng)手反而會(huì)擴(kuò)大故障。從最終解決故障的方案來(lái)看，只要平時(shí)做好機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)，這樣的故障一般不會(huì)發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

兩個(gè)維修實(shí)例分析了數(shù)控車床在加工過(guò)程中出現(xiàn)精度超差后的解決思路，并提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q及維修方法，為相關(guān)工程技術(shù)人員提供一定的參考和借鑒。