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数控编程常见故障与解决方法

发布时间:2022-07-13 22:11:31

1. 数控机床常见外部故障都有哪些处理解决措施

由于现代的数控系统可变性越来越高,故障率越来越低,很少发生故障。大部分故障都是非系统故障,是由外部原因引起的。
1、现代的数控设备都是机电一体化的产品,结构比较复杂,保护措施完善,自动化程度非常高。有些故障并不是硬件损坏引起的,而是由于操作、调整、处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高,这时操作人员和维护人员对设备都不特别熟悉。
例一、一台数控铣床,在刚投入使用的时候,旋转工作台经常出现不旋转的问题,经过对机床工作原理和加工过程进行分析,发现这个问题与分度装置有关,只有分度装置在起始位置时,工作台才能旋转。
例二、另一台数控铣床发生打刀事故,按急停按钮后,换上新刀,但工作台不旋转,通过PLC梯图分析,发现其换刀过程不正确,计算机认为换刀过程没有结束,不能进行其它操作,按正确程序重新换刀后,机床恢复正常。
例三、有几台数控机床,在刚投入使用的时候,有时出现意外情况,操作人员按急停按钮后,将系统断电重新启动,这时机床不回参考点,必须经过一番调整,有时得手工将轴盘到非干涉区。后来吸取教训,按急停按钮后,将操作方式变为手动,松开急停按钮,把机床恢复到正常位置,这时再操作或断电,就不会出现问题。
2、由外部硬件损坏引起的故障
这类故障是数控机床常见故障,一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。有些故障可产生报警,通过报答信息,可查找故障原因。
例一、一台数控磨床,数控系统采用西门子SINUMERIKSYSTEM3,出现故障报警F31“SPINDLECOOLANTCIRCUIT”,指示主轴冷却系统有问题,而检查冷却系统并无问题,查阅PLC梯图,这个故障是由流量检测开关B9.6检测出来的,检查这个开关,发现开关已损坏,更换新的开关,故障消失。
例二、一台采用西门子SINUMERIK810的数控淬火机床,一次出现6014“FAULTLEVELHARDENINGLIQUID”机床不能工作。报警信息指示,淬火液面不够,检查液面已远远超出最低水平,检测液位开关,发现是液位开关出现问题,更换新的开关,故障消除。
有些故障虽有报警信息,但并不能反映故障的根本原因。这时要根据报警信息、故障现象来分析。
例三、一台数控磨床,E轴在回参考点时,E轴旋转但没有找到参考点,而一直运动,直到压到极限开关,NC系统显示报警“EAXISATMAX.TRAVEL”。根据故障现象分析,可能是零点开关有问题,经确认为无触点零点开关损坏,更换新的开关,故障消除。
例四、一台专用的数控铣床,在零件批量加工过程中发生故障,每次都发生在零件已加工完毕,Z轴后移还没到位,这时出现故障,加工程序中断,主轴停转,并显示F97号报警“SPINDLESPEEDNOTOKSTATION2”,指示主轴有问题,检查主轴系统并无问题,其它问题也可导致主轴停转,于是我们用机外编程器监视PLC梯图的运行状态,发现刀具液压卡紧压力检测开关F21.1,在出现故障时,瞬间断开,它的断开表示铣刀卡紧力不够,为安全起见,PLC使主轴停转。经检查发现液压压力不稳,调整液压系统,使之稳定,故障被排除。
还有些故障不产生故障报警,只是动作不能完成,这时就要根据维修经验,机床的工作原理,PLC的运行状态来判断故障。
例五、一台数控机床一次出现故障,负载门关不上,自动加工不能进行,而且无故障显示。这个负载门是由气缸来完成开关的,关闭负载门是PLC输出Q2.0控制电磁阀Y2.0来实现的。用NC系统的PC功能检查PLCQ2.0的状态,其状态为1,但电磁阀却没有得电。原来PLC输出Q2.0通过中间继电器控制电磁阀Y2.0,中间继电器损坏引起这个故障,更换新的继电器,故障被排除。
例六、一台数控机床,工作台不旋转,NC系统没有显示故障报警。根据工作台的动作原理,工作台旋转第一步应将工作台气动浮起,利用机外编程器,跟踪PLC梯图的动态变化,发现PLC这个信号并未发出,根据这个线索继续查看,最后发现反映二、三工位分度头起始位置检测开关I9.7、I10.6动作不同步,导致了工作台不旋转。进一步确认为三工位分度头产生机械错位,调整机械装置,使其与二工位同步,这样使故障消除。
发现问题是解决问题的第一步,而且是最重要的一步。特别是对数控机床的外部故障,有时诊断过程比较复杂,一旦发现问题所在,解决起来比较轻松。对外部故障的诊断,我们总结出两点经验,首先应熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。其次要熟练运用厂方提供的PLC梯图,利用NC系统的状态显示功能或用机外编程器监测PLC的运行状态,根据梯图的链锁关系,确定故障点,只要做到以上两点,一般数控机床的外部故障,都会被及时排除。

2. 数控机床常见故障分类及处理方法是什么

由于数控机床自动化程度高,结构复杂,所以故障率也较普通机床设备高,维修难度也较大,同时对数控机床维修人员的素质要求也越来越高,要求机床出现故障后,能尽快排除。数控机床维修技术不仅能够保障数控设备正常运行,而且对数控技术的发展和完善也有一定的推动作用,因此,研究和诊断数控机床故障,以及常规处理是具有非常意义的。
一、前言
为了使数控机床应有的功效发挥出来,数控机床的正常运行占主导地位,在数控设备出现问题时,及时去排除故障就显得特别重要。但是相对于接触机床不多的维修人员来说,机床出现故障,往往不知从何下手,而延误维修时间。这时如果我们借助数控系统本身具备的自诊断功能的话,对我们的维修会产生很大帮助。同时,作为维修人员当数控机床发生故障后,我们需要向操作者了解故障发生的具体症状,产生的道程序及时间,操作方法正确与否,才能及时发现问题,以免隐患过大,造成不必要的损失。还有就是要检查按钮、熔断器,接线端子等元件,在接线时螺钉、航空插头和插座、电路板上的插头是否拧紧,每个拨把开关,操作方式是否正确等。还要根据机械故障较易察觉的特点,当发生机床过载或者过热报警时,应首先检查滑板的镶条是否装过紧,滑板和床身导轨之间摩擦力是否增大,从而使电机运转难度大,还有滚珠丝杠和托架之间是否同心,如丝杠中滚珠磨损造成丝杠过紧,也可使电机过载、过热,从而导致电气故障。因此我们在数控机床的正常维修当中,认真做好上面几项工作,共同配合,就可以少走弯路,较快排除故障,减少数控机床的停机时间,增强数控机床的使用率,使生产实践得以顺利进行,完成学生实习的进度。
二、常见故障的分类
数控机床由于自身原因不能正常工作,就是产生了故障。产生的原因也比较复杂,但很大一部分故障是由于操作人员操作机床不当引起的。
机床故障可分为以下几种类型。
(一)系统故障和随机故障
按故障的出现的必然性和偶然性,分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床和系统在某一特定条件下必定会出现的故障,随机性故障是指偶然出现的故障。因此,随机性故障的分析和排除比系统性故障困难的多。通常随机性故障往往会因为机械结构局部松动、错位、控制系统中元器件出现工作特性飘移,电器元件工作可靠性下降等原因造成,需经反复试验和综合判断才能排除。
(二)诊断显示故障和无诊断显示故障
按故障出现时有无自诊断显示,可以分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。如今的数控系统有比较丰富的自诊断功能,出现故障时会停机、报警而且会自动显示相应报警的参数号,这样可以让维护人员很快找到故障原因。而无诊断显示故障,一般是机床停在某一位置不能动,手动操作也没法,维护人员只能根据出现故障前后现象来分析判断,排除故障难度就比较大。
(三)破坏性故障和非破坏性故障
以故障有无破坏性,分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障就像伺服失控造成撞车,短路烧断熔丝等,维护难度较大,有一定危险,修后这些现象是不能重复出现的。而非破坏性故障可经过多次反复试验至排除,就不会对机床造成危害。
(四)机床运动特性质量故障
此类故障发生后,机床会照常运行,不会有报警显示,但加工出的工件不合格。对于这些故障,必须在检测仪器配合下,对机械、控制系统、伺服系统等采取一些综合措施。
(五)硬件故障和软件故障
按发生故障的部位分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件就可以排除,但是软件故障是编程错误导致的,因此需要修改程序内容或修订机床参数来排除。
(六)数控机床常见的操作故障
1、防护门未关,机床不能运转。2、机床未回参考点。3、主轴转速S超过最高转速限定值。4、程序内没有设置F或S值。5、进给修调F%或主轴修调S%开关设为空挡。6、回参考点时离零点太近或参考点速度太快,引起超程。7、程序中G00位置超过限定值。8、刀具补偿测量设定错误。9、刀具换刀位置不正确。10、G40撤销不当,引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代码。12、刀具半径补偿方向错误。13、切入、切出方式不当。14、切削用量太大。15、刀具钝化。16、工件材质不均匀,引起振动。17、机床被锁定(工作台不动)。18、工件未夹紧。19、对刀位置不正确,工件坐标系设置错误。20、使用了不合理的G功能指令。21、机床处于报警状态。22、断电后或报过警的机床,没有重新回参考点或复位。
三、故障常规处理方法
加工中心出现故障,除少量自诊断功能可以显示故障外(如存储器报警,动力电源电压过高报警等),大部分故障是由综合因素引起,往往不能确定其具体原因。
数控机床出现故障后,不能盲目处理,首先要检查故障记录,向操作人员了解故障出现的全过程。在确认通电对机床和系统无危险的情况下再进行观察,特别要确定以下故障信息:
1、故障发生时,报警号和报警提示是什么?哪盏指示灯或发光管发光?提示的警报内容是什么?2、如无报警,系统处于何种工作状态?系统的工作方式诊断结果是什么?3、故障发生在哪个程序段?执行何种指令?故障发生前执行了何种操作?4、故障发生在何种速度下?轴处于什么位置?与指令值的误差量有多大?5、以前是否发生过类似故障?现场是否有异常情况?故障是否重复发生?我们可以采用归纳法和演绎法,对上面的5个部分故障信息进行有效的归纳与演绎。归纳法是从故障原因出发,摸索其功能,调查原因对结果的影响,也就是说根据可能产生该种故障的原因分析,看最后是否与故障现象的符合程度来确定故障点。演绎法是指从现象出发,对故障现象原因进行分割分析法。即从故障现象开始,根据故障机理,列出该故障产生的种种原因,然后,对这些原因逐点进行分析,排除不正确的,最后确定故障点。
同时,在故障诊断过程中通常要按先外后内、先机后电、先静后动、现公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则进行。
在分析好以上5个部分的故障之后,一般可以按以下步骤进行常规处理:
(一)充分调查故障现场
机床发生故障后,维护人员应仔细观察寄存器和缓冲工作寄存器尚存内容,了解已执行程序内容,向操作者了解现场情况和现象。当有诊断显示报警时,打开电器柜观察印制电路板上有无相应报警红灯显示。做完这些调查后,就可以按动数控机床上的复位键,观察系统复位后报警是否消除,消除的话属于软件故障,否则即为硬件故障。对于非破坏性故障,可让机床再重新运行,仔细观察故障是否再现。
(二)将可能造成故障的原因全部列出
加工中心上造成故障的原因多种多样,有机械的、电气的、控制系统的等等。此时,要将可能发生的故障原因全部列出来,以便排查。
(三)逐步选择确定故障产生的原因
根据故障现象,参考机床有关维修使用手册罗列出的因素,经过选择及综合判断,找出导致故障的确定因素。
(四)故障的排除
找到造成故障的确切原因后,就可以“对症下药”修理、调整和更换有关原件。
四、常见机械故障的排除
(一)进给传动链故障
由于导轨普遍采用滚动摩擦副,因此运动质量下降是导致进给传动故障的重要因素,如机械部件没有达到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙过大等,出现这些都是可调整各运动副预紧力、调整松动环节、提高运动精度及调整补偿环节。
(二)机床回零故障
机床在返回基准点时发生超程报警,无减速运动。此类故障一般是减速信号没有输入到CNC系统,一般可检查限位挡块及信号线。
(三)自动换刀装置故障
此类故障较为常见,故障表现为:刀锯库运动故障、定位误差大、换刀动作不到位、换到动作卡位、整机停止工作等,此类故障的排除一般可通过检查气缸压力、调整各限位开关位置、检查反馈信号线、调整与换刀动作相关的机床参数来排除。
(四)机床不能运动或加工精度差
这是一些综合故障,出现此类故障时,可通过重新调整和改变间隙补偿、检查轴进给时有无爬行等方法来排除。
五、数控机床的安全操作
数控机床的操作,一定要做到规范操作,以避免发生人身、设备、刀具等的安全事故。为此,数控机床在操作的过程中一定要严格按照数控机床的规范操作来完成,防止机床故障,从而保证机床正常运行。
主要体现在以下四个方面:
1、操作前的安全工作。
2、机床操作过程中的安全操作。
3、与编程相关的安全操作。
4、关机时的注意事项。

3. 数控系统有哪些常见故障

数控系统常见故障:
1、位置环
这是数控系统发出控制指令,并与位置检测系统的反馈值相比较,进一步完成控制任务的关键环节。它具有很高的工作频度,并与外设相联接,所以容易发生故障。
常见的故障有:①位控环报警:可能是测量回路开路;测量系统损坏,位控单元内部损坏。②不发指令就运动,可能是漂移过高,正反馈,位控单元故障;测量元件损坏。③测量元件故障,一般表现为无反馈值;机床回不了基准点;高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅或读头脏了;光栅坏了。
2、伺服驱动系统
伺服驱动系统与电源电网,机械系统等相关联,而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态,因而这也是故障较多的部分。
3、电源部分
电源是维持系统正常工作的能源支持部分,它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家,这类问题比较少,在设计上这方面的因素考虑的不多,但在中国由于电源波动较大,质量差,还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰,加上人为的因素(如突然拉闸断电等)。这些原因可造成电源故障监控或损坏。另外,数控系统部分运行数据,设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内,系统断电后,靠电源的后备蓄电池或锂电池来保持。因而,停机时间比较长,拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失,使系统不能运行。
数控系统是数字控制系统的简称,英文名称为(NumericalControlSystem),根据计算机存储器中存储的控制程序,执行部分或全部数值控制功能,并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制,它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。

4. 数控车床常见故障

常见的数控机床的排除故障的经验总结如下,以供读者参考。

一、 操作数控机床的直线轴的正负方向时,直线轴都向一个方向移动
在数控机床的维修中,无论数控机床采用什么品牌的数控系统,很多维修人员都遇到过如下一种故障,即数控机床的直线轴,无论开正、负方向,直线轴都向沿着撞坏机械的方向运动。以数控车床的X轴为例,具体说明一下。数控车床的X轴运动至+X方向的限位附近时,无论你按+X还是-X方向,X轴都向着+X方向运动。
出现这种故障时,一般显示单元没有报警,原因是由于机床X轴惯性等原因,X轴的位置处于+X轴的软限位与硬限位之间。
解决此类故障的方法是:将X轴的正、副软限位修改为大于硬限位的数值(如X轴的正负硬限位坐标为100,-800,可将软限位暂时设定为1000,-1000),用手动将X轴开向偏离X轴故障方向的方向(如上述举例所示的-X方向),感觉X轴的坐标处于+X和-X之间时,重新设置X轴的软限位,并回参考点后,故障即消除。
二、光栅尺作为数控机床的直线轴的位置检测元件时常见的几种故障
1、直线轴在回参考点中,找不到零脉冲。在表现形式上就是该轴在回参考点时一直运行直到撞到该轴的限位。
这种故障发生的原因一般是读数头或光栅尺肮了。
解决此类故障的方法是:把读数头卸下来用无水乙醇冲洗干净,用丝绸布沾上无水乙醇把带有刻度部分清洁干净即可。
2、数控机床的直线轴在运行中出现报警。
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.。
出现上述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。
3、数控机床的直线轴出现暴走
当数控机床的直线轴安装有光栅尺时,如果该直线轴出现暴走,一般情况下是该直线轴的位置检测元件————光栅尺被污染,需要对光栅尺的光栅或读数头进行保洁才可消除故障。
在多年的数控机床维修中,我们发现光栅尺作为数控系统的位置检测元件,在机床的机械部分良好的情况下,可以提高机床直线轴的定位精度。除此之外,光栅尺还可以检测机床机械部分存在的隐患或问题,下面就几个维修案例进一步说明。
4、HG3018美国CAPCO磨床机床颤抖
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。
5、C61200数控车床加工轧辊辊身时出现X轴前后窜动
我公司从武重购买的C61200车床经过数控化改造后,采用西班牙FAGOR 8055TC数控系统。该机床有一天在加工轧辊时,由于轧辊的辊身比较偏,正常情况下,轧辊辊身应该是圆柱形,但由于浇注原因,该轧辊辊身各部直径尺寸不一,呈现椭圆形。致使当机床的刀具吃上辊身尺寸较大的地方时,在无X轴移动指令的情况下,X轴自行往远离轧辊的方向移动。当刀具接触上轧辊辊身尺寸比较“瘦”的地方时,X轴自行向靠近轧辊的方向移动,造成X轴的前后窜动.
其原因如下:我们首先对该机床的数控系统进行检查,发现X轴在加上“使能”信号的情况下,其交流伺服电机加上了自锁力。当把X轴的位置检测元件屏蔽掉后,改成半闭环,再进行吃刀加工,发现之前的X轴前后窜动的现象消失了。 看到这种现象后,有人判断认为是光栅尺出了问题,而我认为恰恰是X轴光栅尺完好无损,才可以发现机械存在的隐患。通过检查X轴滚珠丝杠,发现是滚珠丝杠的背帽松了。正因为X轴滚珠丝杠的背帽松了,在轧辊旋转中,由于辊身是椭圆形,在刀具接触上轧辊辊身尺寸比较大的地方时,由于轧辊辊身对X轴有一个“向远离轧辊直径方向的顶力”,X轴被“顶”向远离轧辊直径的方向,此时X轴的移动不是机床数控指令所致。但用于检测X轴的位置的光栅尺发现在没有数控系统发出指令的情况下,X轴向“+X”方向(远离轧辊辊身直径的方向)移动,光栅尺的作用是,通过检测直线轴在数控指令的作用下,该直线轴移动是否准确,如果该直线轴移动不准确,通过数控系统的干预,使该直线轴定位至准确位置。因此当刀具接触上轧辊辊身尺寸比较“瘦”的地方时,刀具与轧辊辊身有了一定间隙,通过光栅尺的作用,使X轴向靠近轧辊直径的方向移动,定位至由数控系统发出的X轴坐标位置。这样轧辊每转一周,在X轴没有数控指令移动的情况下,X轴就出现“远离轧辊直径方向”和“靠近轧辊直径方向”的交替移动。故加工偏辊时,X轴由于滚珠丝杠背帽的松动使其产生来回窜动。
6、 齐重RT125数控车床移动Z轴时出现震动
我们从齐重购买的RT125数控车床,有一天在移动Z轴时出现震动,我们原认为是光栅尺出了问题,后来经检查发现该车床的导轨上表面被铁屑划出痕迹所致。
验证自己判断故障产生的原因是否正确的方法是,将该轴的控制方式改为半闭环即将光栅尺屏蔽掉,这种震动即可消失或减轻了很多。此时有人会说那就干脆屏蔽掉光栅尺后使机床工作吧。这只是临时措施,该轴屏蔽掉光栅尺后的加工精度肯定比以前要降低很多。
在十几年的数控机床维修中,我们遇到了无数的和光栅尺有关联的故障,基本上都是机械本身出现了问题。这说明光栅尺还可以把数控机床潜在的机械存在的问题检测出来,并以故障的形式表现出来。
7、 数控机床直线轴采用全闭环时出现故障而采用半闭环时“貌似”故障消除的现象
数控机床的某个直线轴采用全闭环时出现电机抖动、轴震荡等现象,而将位置检测元件屏蔽掉,这种不正常的现象消失,一般情况下,处理该类故障的方法如下:
首先检查位置检测元件,如光栅尺及读数头是否清洁,读数头的安装位置是否合理,排除掉位置检测元件不正常的因素。
如果能保证位置检测元件良好的情况下,一般情况下就是该直线轴的机械传动链出现了问题,此时应检查直线轴的机械传动链是否有部件松动现象、机械部件是否有磨损、机械传动链的相关润滑是否良好。
三、 与伺服电机编码器相关的故障
编码器作为伺服电机的速度反馈元件,无论该直线轴是否有位置检测元件,只要伺服电机的编码器或其线路有虚接的地方,都会使该直线轴暴走。有时候检查编码器线虚接也不是很容易的事:插头的针是否有短的,插头各针脚是否有歪斜的,插头焊接的信号线及电源线是否有接触不良的,在校线中一定要用数字万用表。下面以一个具体例子说明一下校线的不易及注意事项。
TS6916落地式双面镗铣床是齐二机床厂产品。2004年10月之前为带FAGOR数显装置的机床,但各个直线轴的机械按数控机床所需配置,各个直线轴的电机采用西班牙FAGOR公司FXM系列交流伺服电机,直线轴的控制装置采用FAGOR公司AXD系列驱动装置。主轴电机采用南洋交流变频电机,主轴控制系统采用西门子6SE70变频器。2004年10月改造为数控机床,增加西班牙FAGOR 8055M数控系统;直线轴和主轴仍采用之前的产品。
2004年5月至2004年10月 这段时间出现过大约十几次同样的滑枕相向暴走故障。当时对FAGOR数控系统不是十分熟悉,都认为是因为电磁干扰引起的故障。当时的说法是,主轴电机的电源线采用普通电缆,没有采用屏蔽线,影响了Z轴的运行,偶尔干扰,产生Z轴暴走。这只是猜想,所以当时为了屏蔽干扰信号,在电柜的四周拉上铜线网。这样处理之后,果真故障次数少了(后来证实这是巧合),但仍不时间隔一个月出现一次同样现象的故障。
当时大家都认为主轴电机的电源线采用屏蔽电缆就可以消除该故障。2004年10月进行数控化改造时将主轴电机电源线换成了屏蔽电缆线。各个伺服轴的电源线和编码器电缆采用国外原装、高柔电缆。改造完成半年后,没有出现过一次故障。所以大家更加相信,数控改造之前出现滑枕暴走现象是因为主轴电机没有采用屏蔽线造成信号干扰所致。2005年5月连续5次出现以前同样的故障现象,打破了人们以前对造成该故障原因的认识。人们对以前形成的观念开始发生动摇。
当时把发生暴走的滑枕电机的控制装置送到我们的电气实验室进行试验,发现经常性的出现暴走,通过对线路的查找,在没有发现线路有问题的前提下,我们将驱动装置送到北京FAGOR公司修理。经过检查和测试,没有发现驱动装置有问题。
将该驱动器拿回我们的电气实验室进行试验仍然不时出现暴走现象。重新对线路检查,仍然没有发现线路有问题。注意:后来证实,编码器电缆的第12角虚接。我们在检查线路时比较容易犯错误的地方在线路的两头,这次我发现通向驱动器侧的接线插头内的线松动了。当时校线时手拿着插头,忽视了插头本身出现了焊点开了,但有其它线在插头内掖着,第12角线不至于彻底离开12角。
将原驱动器重新装到机床上,对该编码器的电缆进行检查和测试,没有发现线路有问题。机床送电后开始正常工作。当天晚上后夜出现了滑枕暴走的故障。由于对夜班维修人员有交代,所以赶紧对Z轴编码器线用万用表进行测量,当时用的指针表,测量编码器的各个角的线路都通。早晨上班后,看了看测量后送电试机床,发现仍然暴走。赶紧用数字万用表对Z轴编码器的各个角的线路的阻值进行测量,发现除了12角为0.6欧姆外,其它角为0.3欧姆,看来问题就出现在0.6欧姆上。对传统意义的电气系统测量,一般用指针表测通断,对数控系统内的测量要用数字表,0.6欧姆的意思是:数控系统认为该角断路。至此造成该故障的原因基本明了。
那为什么以前偶尔出现故障,出现故障后再重新送电机床又恢复正常了呢?
我们知道一段导线的阻值计算公式为R=ρ*L / S
公式中 R为一段导线的阻值
ρ为电阻率,其数值与导线的材料有关,材料不变,ρ值不变。.
L 为导线的长度
S为导线的截面积
我分析在机床运转中, Z轴编码器的电缆线敷设在两段坦克链内,经过的线路比较长,当某时间,偶尔出现坦克链对电缆线拉伸时,该电缆线在长度上没多大变化,在直径上变细,其电阻值就变大,从而出现滑枕暴走现象。在滑枕暴走的时候,机床发生剧烈颤抖,又使电缆线复原,从而在重新送电后机床又恢复正常。
更换Z轴编码器电缆线,排除故障。
四、 数控车床床头箱异响
新购青海重型机床厂的CK84140轧辊车床,主轴箱有两个档位,机床操作人员反应,在使用高速档时,主轴箱内有齿轮击打的声音。当时机械修理技师要拆主轴箱大盖,我让他暂停。我认为,如果真像机床操作人员说的那样,只有在主轴一个档位时,旋转主轴,主轴箱内发出击打齿轮的异响,那肯定是机械的原因造成的。我需要核对机床操作人员反馈来的信息是否正确。结果发现,在主轴两个档位的低速段,旋转主轴,主轴箱内都发出齿轮击打的声音。操作者没有正确反应信息,原因是主轴处于慢档的低速段时,转速范围很短,一不留神,用电位器调速就调过去了。
既然主轴在两个档位的低速段,旋转主轴,主轴箱内出现异响,首先要核对主轴电机在这个速度段,旋转是否平稳。该主轴控制系统采用西门子6SE70变频器,在变频器的显示器上,用只读参数r19诊断主轴电机的转速发现,主轴转速在这个速度段运行不平稳。经过对主轴调速系统的调试和带载优化,主轴速度平稳了,就不会出现由于主轴电机运行不平稳从而出现齿轮在转动中,啮合齿轮之间不能匀速转动,出现的齿轮击打声。
五、 数控磨床磨削锥面产品异常
数控磨床在磨削锥面产品或修正锥面砂轮时,需要X、Z轴联动时,有时会出现:Z轴一个方向运动时,吃刀大;Z轴往另一个方向运动时,吃刀很小或吃刀断断续续。这种现象在磨削锥面产品时,Z轴在往复运动中,吃刀大的一个方向,磨削的火花大,吃刀小的一个方向,磨削的火花很小。若在修复锥面砂轮时,出现上述现象,可从金刚石笔与砂轮接触的“沙沙”声的大小判断。
遇到这种情况,说明数控磨床的磨削程序虽然按照砂轮或产品的指定的锥面编制,但X、Z轴的联动速度没有在同一时间内达到十分“合拍”。为什么按照指定的磨削路径编制数控加工程序,而未能达到理想境界呢?这种没有机床报警的故障很难处理,处理方法如下:
1、 检查数控磨床的尾座上砂轮修整用的金刚石笔座在尾座上把合的是否牢靠及金刚石笔是否松动。
2、 无论数控磨床采用的数控系统是西门子系列还是发格、博世力士乐及发那科系列等,一般情况下,调整X、Z轴的轴参数中的“比例系数”参数至同一数值。此时上述磨削中,Z轴在往复磨削中,由于X、Z轴的响应特性一样,两轴联动效果会很好。
六、 数控磨床磨削产品出现振纹及螺旋纹等的原因
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。
七、 数控机床手脉常见故障
手持单元是数控机床必不可少的手动操作部件,其可以很方便机床操作人员对刀。在多年的数控机床维修中,经常遇到的手持单元故障及方便操作人员使用机床时需要注意的事项如下:
1、 数控机床直线轴的自行移动
如果采用西门子数控系统的数控机床在手动界面下,在机床操作人员不施加指令的情况下,出现直线轴的缓慢移动;如果采用FAGOR数控系统的数控机床在手动界面下,在机床操作人员不施加指令的情况下,出现直线轴的快速移动。此时手持单元处于X轴激活状态,X轴就出现非法移动,如果手持单元的Z轴处于激活状态,Z轴就出现非法的移动。此时故障的根源是手持单元的0伏线松动或虚接所致。
2、用手持单元操作时,出现轴的选择轴混乱
如果用手持单元选择手动操作机床时,如果选择X轴,在X轴运行中偶尔出现X轴不运行而其它轴(比如Z轴)运行,一般情况下,手持单元及手持单元至操作站的手脉插头间的导线不会出现问题,真正的故障源在操作站与电柜之间的手持单元的相关线路出现了导线外皮裸露。
3、避免产品事故或设备事故的几个改进
在日常的工作中,偶尔遇到数控机床操作人员在对刀或用手持单元移动中,发生刀具扎刀或刀具碰产品的质量事故,究其原因,一般是采用的速度太快或误操作所致,为此针对这些情况,可以采取如下的防错纠错措施。
快速移动时,采用数控面板上的操作。对刀时或近距离的移动时可以采用手持单元,此时可以将手持单元上的“X100”倍率封锁住,方法是:将手持单元上的“X100”线拆掉或者修改PLC程序,使“X100”倍率不起作用。
八、 数控机床不能正常上电开机
无论采用何种数控系统,数控机床在重新开机时,出现显示单元不能运行到正常的操作界面即出现报警提示,这种情况下,一般是操作系统出现文件缺失或损坏,要想恢复机床的正常运行,就只有重新安装数控的操作系统了。针对这种情况,作为机床维护人员,要在机床处于良好状态时就做硬盘备份,若数控系统为经济型或无硬盘时,前提联系厂家,掌握故障一旦出现时的处理方法。
九、 数控机床直线轴电机或驱动型号改变时的调整方法
对于数控机床的直线轴的伺服电机或其控制装置出现故障,需要更换电机或控制装置时,若无现成的同型号的备件,一般要采取如下的步骤才能使机床恢复正常。
1、 在更换损坏的电机或驱动装置之前,在原机床的显示单元上抄录该机床的传动比及螺距参数。
2、 运用相应的驱动软件重新按照现有的条件进行参数配置,并按照传动比及螺距参数进行设置。
3、 由于电机及驱动装置的导线不变,在参数化配置好之后,按照原有的电机及驱动装置的导线的线径,在软件中进行电流限制,以防止新更换的电机或驱动装置启动或运行电流大导致导线烧毁。
十、 数控机床的直线轴的定位精度不准
一些机床在运行一段时间后,可能出现直线轴的定位精度和重复定位精度准的情况,这种情况,一般是机床使用几年后,机械磨损所致。遇到这种情况,可以按照如下步骤进行调节机床。
1、 以前直线轴上的传动比是刚出厂时的数值,使用几年后,由于机械等部件出现磨损,要根据实际情况修改传动比以矫正该直线轴的定位精度。可以使用一些测量直线轴定位精度的标准杆等测量工具,通过比对数控系统的指令值和实际所移动的长度数值,可以在以前的数控参数中微调传动比参数,尤其是在经常使用段附近进行校核,以便直线轴的实际移动数值彻底接近指令数值。
2、 在矫正定位精度准确的基础上,若直线轴的重复定位精度仍比较差,可以在直线轴的常用段测试反向间隙,通过数控系统的轴参数将反向间隙通过相应的参数补偿进去,使得常用段的重复定位精度满足机床使用要求。
十一、 数控系统等一些散热方面的故障
数控机床的使用现场如果粉尘大,维修人员点巡检差或其他原因,经常出现如下一些涉及散热方面的故障。
1、若数控系统报类似数控系统或驱动单元过热,一般故障原因是报警所指的数控系统的NC 、驱动装置的散热风扇不转造成系统内部散热不良所致,此时修理或更换风扇使得数控系统的散热良好,即解除机床报警。
2、若数控系统报警某系统接地,通过拆检并观察,若外观良好,此时应重点检查该系统的内部元件有无松动、螺丝或垫片散落在系统中,一般情况下,通过仔细检查一般能修理好。
3、若显示部分报警过热等,一般情况下,是显示单元封闭太严所致。
4、数控机床的主轴电机出现过热现象,一般由如下情况造成:
直流电机的磁场绕组送电,而电机不旋转,使得磁场绕组的能量无法转化成机械能,只能转化成热能散发到电机中。
数控机床的主轴电机虽然没有旋转,但机床操作人员没有按“主轴停止“按钮,而是将主轴倍率开关旋至0,此时主轴电机的电流比正常旋转时还大,接近额定电流。由于主轴电机不旋转,主电机的电磁能无法转化为机械能,只能转化成热能,散在电机中,使得电机的温升急剧提高,时间长点,可能会造成电机损坏。
十二、驱动单元或变频器优化不良及数控保护参数设置不当引起的故障
在数控机床的维修中经常遇到变频器、直流调速系统、驱动单元优化不良或根本无优化造成的“貌似”机械故障实质是电气故障的现象。在优化时要遵循其调试手册的要求和步骤,必要时要带载优化。如控制数控机床的主轴旋转的变频器没有经过优化、启动及制动时间设置时间过短,都有可能造成主轴旋转不平稳。驱动单元的“比例增益系数”设置过大,“积分时间”设置过小,“加速度”参数设置过大都有可能造成直线轴运行中启动、停止时的震动。
数控机床的直线轴有时出现机械部件的损坏,排除完机床操作者误操作及碰撞之外,要检查直线轴的数控保护参数是否设置合理。以FAGOR 8055数控系统为例进行说明。用驱动调试软件进行配置后,要检查驱动参数CP20(电流的极限值)的设置数值,该数值一般不大于驱动单元所控制的伺服电机的额定电流值。另外再设置一个保护参数,即“轴参数”的P21(动态运动时的跟随误差)。该参数的设定值一般略大于通过正常运行该直线轴时,观察到的跟随误差的数值。对于其它类型的数控系统,可参照执行。
上述参数设置不合理,有时在加工工件时,尤其是两轴联动时,会出现加工的产品出现问题或报废,究其原因是在机床加工中,机械传动链出现了松动,而数控保护参数设置不合理,机床不出现报警所致。
十三、轮廓监控或跟随误差超界故障
数控机床在运行中,如果西门子系列数控系统或欧洲生产的一些数控系统出现“轮廓监控”报警,西班牙发格数控系统出现“跟随误差超界“报警。一般情况下不要将相应的轮廓监视参数的数值随意设置过大,如此的话会掩盖机床机械存在的隐患或故障,容易使萌芽中的故障扩大化,而应检查该直线轴的机械传动链是否有松动、装配不合理、润滑不良等问题,只有把这些问题处理好后,再运行该直线轴时,一般情况下就不会出现报警。
还有一种情况也会出现这种报警,即机床的参数设置合理,机械传动链良好,在加工工件时,吃刀量超过了工艺要求的数值、工艺路线不合理、工艺制定有问题或机床的刚性差不足以维持目前的轴的运行速度下的吃刀量。解决的办法是,降低轴的运行速度,减少吃刀量。
十四、数控机床貌似设备故障的一些案例
在数控机床的使用中,经常遇到如下一些机床报警或机床操作者的报修,遇到如下情况,要考虑周全,
1、 若出现“XXX字符”不可能的报警字样,说明加工程序的一些字符不符合规范,属于“非法“指令,修改成合乎该数控系统的合法指令即消除机床报警。
2、 在数控机床的长期维护中,若出现产品受损或报废等,此时判定机床是否存在故障,之前的故障、操作信息一定要准确。此时可能会出现某些人为了自身利益,发生不讲实话的现象。若出现1毫米以下的尺寸误差可能是机床精度所致,若出现几毫米以上的误差一般是误操作所致。
3、 数控磨床磨削的产品的圆度差,要检查头、尾架主轴的顶尖,检查顶尖的后锥及端面、主轴内锥孔是否清洁。若更换顶尖时,不对顶尖的后锥及端面、主轴内锥孔用干净的布进行擦拭,往往会造成磨削的产品的圆度超差。
4、 镗铣床在更换刀盘时,同样也要对主轴的内锥孔用干净布进行擦拭。不擦拭可能造成刀具夹不紧,并且容易造成主轴内锥孔的研伤。
5、 有些数控系统,比如日本FANUC 0TD数控系统,当机床操作人员执行加工程序之前,少摁某个键时,加工程序的第二句会跳过不执行,造成产品质量事故。

5. 怎么排除数控机床的常见故障

数控系统故障维修通常按照:现场故障的诊断与分析、故障的测量维修排除、系统的试车这三大步进行。

1、数控机床故障诊断

在故障诊断时应掌握以下原则:

1.1 先外部后内部

现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障率越来越低,而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。由于数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床,其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸,否则会扩大故障,使机床丧失精度、降低性能。系统外部的故障主要是由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。

1.2 先机械后电气

一般来说,机械故障较易发觉,而数控系统及电气故障的诊断难度较大。在故障检修之前,首先注意排除机械性的故障。

1.3 先静态后动态

先在机床断电的静止状态,通过了解、观察、测试、分析,确认通电后不会造成故障扩大、发生事故后,方可给机床通电。在运行状态下,进行动态的观察、检验和测试,查找故障。而对通电后会发生破坏性故障的,必须先排除危险后,方可通电。

1.4 先简单后复杂

当出现多种故障互相交织,一时无从下手时,应先解决容易的问题,后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后,难度大的问题也可能变得容易。

2、数控机床的故障诊断技术

数控系统是高技术密集型产品,要想迅速而正确的查明原因并确定其故障的部位,要借助于诊断技术。随着微处理器的不断发展,诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展。诊断能力的强弱也是评价CNC数控系统性能的一项重要指标。目前所使用的各种CNC系统的诊断技术大致可分为以下几类:

2.1 起动诊断

起动诊断是指CNC系统每次从通电开始,系统内部诊断程序就自动执行诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件,如 CPU、存储器、I/O 等单元模块,以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。只有当全部项目都确认正确无误之后,整个系统才能进入正常运行的准备状态。否则,将在CRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息。此时起动诊断过程不能结束,系统无法投入运行。

2.2 在线诊断

在线诊断是指通过CNC系统的内装程序,在系统处于正常运行状态时对CNC系统本身及CNC装置相连的各个伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断、检查。只要系统不停电,在线诊断就不会停止。

在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条,常以二进制的0、1来显示其状态。对正逻辑来说,0表示断开状态,1表示接通状态,借助状态显示可以判断出故障发生的部位。常用的有接口状态和内部状态显示,如利用I/O接口状态显示,再结合PLC梯形图和强电控制线路图,用推理法和排除法即可判断出故障点所在的真正位置。故障信息大都以报警号形式出现。一般可分为以下几大类:过热报警类;系统报警类;存储报警类;编程/设定类;伺服类;行程开关报警类;印刷线路板间的连接故障类。

2.3 离线诊断
离线诊断是指数控系统出现故障后,数控系统制造厂家或专业维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机(或脱机)检查。力求把故障定位到尽可能小的范围内,如缩小到某个功能模块、某部分电路,甚至某个芯片或元件,这种故障定位更为精确。

2.4 现代诊断技术

随着电信技术的发展,IC和微机性价比的提高,近年来国外已将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域。

(1) 通信诊断

也称远程诊断,即利用电话通讯线把带故障的CNC系统和专业维修中心的专用通讯诊断计算机通过连接进行测试诊断。如西门子公司在CNC系统诊断中采用了这种诊断功能,用户把CNC系统中专用的“通信接口”连接在普通电话线上,而两门子公司维修中心的专用通迅诊断计算机的“数据电话”也连接到电话线路上,然后由计算机向 CNC系统发送诊断程序,并将测试数据输回到计算机进行分析并得出结论,随后将诊断结论和处理办法通知用户。

通讯诊断系统还可为用户作定期的预防性诊断,维修人员不必亲临现场,只需按预定的时间对机床作一系列运行检查,在维修中心分析诊断数据,可发现存在的故障隐患,以便及早采取措施。当然,这类CNC系统必须具备远程诊断接口及联网功能。

(2) 自修复系统

就是在系统内设置有备用模块,在CNC系统的软件中装有自修复程序,当该软件在运行时一旦发现某个模块有故障时,系统一方面将故障信息显示在CRT上,同时自动寻找是否有备用模块,如有备用模块,则系统能自动使故障脱机,而接通备用模块使系统能较快地进入正常工作状态。这种方案适用于无人管理的自动化工作场合。

需要注意的是:机床在实际使用中也有些故障既无报警,现象也不是很明显,对这种情况,处理起来就不那样简单了。另外有此设备出现故障后,不但无报警信息,而且缺乏有关维修所需的资料。对这类故障的诊断处理,必须根据具体情况仔细检查,从现象的微小之处进行分析,找出它的真正原因。要查清这类故障的原因,首先必须从各种表面现象中找山它的真实故障现象,再从确认的故障现象中找出发生的原因。全面地分析一个故障现象是决定判断是否正确的重要因素。在查找故障原因前,首先必须了解以下情况:故障是在正常工作中出现还是刚开机就出现的;山现的次数是第一次还是已多次发生;确认机床加工程序的正确性;是否有其他人

3、数控机床的常见故障排除方法

由于数控机床故障比较复杂,同时数控系统自诊断能力还不能对系统的所有部件进行测试,往往是一个报警号指示出众多的故障原因,使人难以入手。下面介绍维修人员任生产实践中常用的排除故障方法。

3.1直观检查法

直观检查法是维修人员根据对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察,确定故障范围,可将故障范围缩小到一个模块或一块电路板上,然后再进行排除。一般包括:

a.询问:向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果等;

b.目视:总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态,各电控装置有无报警指示,局部查看有无保险烧断,元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落,各操作元件位置正确与否等等;

c.触摸:在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线的联接状况以及用手摸并轻摇元器件,尤其是大体积的阻容、半导体器件有无松动之感,以此可检查出一些断脚、虚焊、接触不良等故障;

d.通电:是指为了检查有无冒烟、打火,有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电,一旦发现立即断电分析。如果存在破坏性故障,必须排除后方可通电。

例:一台数控加工中心在运行一段时间后,CRT显示器突然出现无显示故障,而机床还可继续运转。停机后再开又一切正常。观察发现,设备运转过程中,每当发生振动时故障就可能发生。初步判断是元件接触不良。当检查显示板时,CRT显示突然消失。检查发现有一晶振的两个引脚均虚焊松动。重新焊接后,故障消除。

3.2 初始化复位法

一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障。若系统工作存贮区由于掉电、拨插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。

例:一台数控车床当按下自动运行键,微机拒不执行加工程序,也不显示故障自检提示,显示屏幕处于复位状态(只显示菜单)。有时手动、编辑功能正常,检查用户程序、各种参数完全正确;有时因记忆电池失效,更换记忆电池等,系统显示某一方向尺寸超量或各方向的尺寸都超最(显示尺寸超过机床实斤能加工的最大尺寸或超过系统能够认可的最大尺寸)。排除方法:采用初始化复位法使系统清零复位(一般要用特殊组合健或密码)。3.3 自诊断法

数控系统已具备了较强的自诊断功能,并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态。利用自诊断功能,能显示出系统与主机之间的接口信息的状态,从而判断出故障发生在机械部分还是数控部分,并显示出故障的大体部位(故障代码)。

a.硬件报警指示:是指包括数控系统、伺服系统在内的各电气装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法;
b.软件报警指示:系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及排除方法。

功能程序测试法是将数控系统的G、M、S、T、F功能用编程法编成一个功能试验程序,并存储在相应的介质上,如纸带和磁带等。在故障诊断时运行这个程序,可快速判定故障发生的可能起因。

功能程序测试法常应用于以下场合:

a.机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是数控系统故障引起;

b. 数控系统出现随机性故障,一时难以区别是外来干扰,还是系统稳定性个好;

c. 闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。
例:一台FANUC9系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象,表面粗糙度极差。在运行测试程序时,直线、圆弧插补时皆无爬行,由此确定原因在编程方面。对加工程序仔细检查后发现该曲线由很多小段圆弧组成,而编程时又使用了正确定位外检查C61指令之故。将程序中的G61取消,改用G64后,爬行现象消除。

3.5 备件替换法

用好的备件替换诊断出坏的线路板,即在分析出故障大致起因的情况下,维修人员可以利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分,从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。并做相应的初始化起动,使机床迅速投入正常运转。

对于现代数控的维修,越来越多的情况采用这种方法进行诊断,然后用备件替换损坏模块,使系统正常工作。尽最大可能缩短故障停机时间,使用这种方法在操作时注意一定要在停电状态下进行,还要仔细检查线路板的版本、型号、各种标记、跨接是否相同,若不一致则不能更换。拆线时应做好标志和记录。

一般不要轻易更换CPU板、存储器板及电地,否则有可能造成程序和机床参数的丢失,使故障扩大。

例:一台采用西门子SINUMERIK SYSTEM 3系统的数控机床,其PLC采川S5—130w/B,一次发生故障时,通过NC系统PC功能输入的R参数,在加工中不起作用,不能更改加上程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析,认为PLC的主板有问题,与另一台机床的主板对换后,进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修,故障被排除。

3.6 交叉换位法

当发现故障板或者个能确定是否是故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换,从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意,不仅要硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。

例:一台数控车床出现X向进给正常,Z向进给出现振动、噪音大、精度差,采用手动和手摇脉冲进给时也如此。观察各驱动板指示灯亮度及其变化基本正常,疑是Z轴步进电动机及其引线开路或Z轴机械故障。遂将Z轴电机引线换到X轴电机上,X轴电机运行正常,说明Z轴电动机引线正常;又将X轴电机引线换到Z轴电机上,故障依旧;可以断定是Z轴电动机故障或Z轴机械故障。测量电动机引线,发现一相开路。修复步进电动机,故障排除。

3.7 参数检查法

系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。发生故障时应及时核对系统参数,参数一般存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的 CMOS RAM中,一旦电池电量不足或由于外界的干扰等因素,使个别参数丢失或变化,发生混乱,使机床无法正常工作。此时,可通过核对、修正参数,将故障排除。

例:一台数控铣床上采用了测量循环系统,这一功能要求有一个背景存贮器,调试时发现这一功能无法实现。检查发现确定背景存贮器存在的数据位没有设定,经设定后该功能正常。

又如:一台数控车床数控刀架换对突然出现故障,系统无法自动运行,在手动换刀时,总要过一段时间才能再次换刀。遂对刀补等参数进行检查,发现一个手册上没有说明的参数P20变为20,经查有关资料P20是刀架换刀时间参数,将其清零,故障排除。

有时由于用户程序和参数错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统的程序自诊断功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。

3.8 测量比较法

CNC系统生产厂在设计印刷线路板时,为了调整和维修方便,在印刷线路板上设计了一些检测端子。维修人员通过测量这些检测端子的电压或波形,可检查有关电路的工作状态是否正常。但利用检测端子进行测量之前,应先熟悉这些检测端子的作用及有关部分的电路或逻辑关系。

3.9 敲击法

当系统故障表现为有时正常有时不正常时,基本可以断定为元器件接触不良或焊点开焊,利用敲击法检查时,当敲击到虚焊或接触不良的故障部位时,故障就会出现。

3.10 局部升温法

数控系统经过长期运行后元件均要老化,性能变坏。当它们尚未完全损坏时,出现的故障就会时有时无。这时用电烙铁或电吹风对被怀疑的元件进行局部加温,会使故障快速出现。操作时,要注意元器件的温度参数等,注意不要损坏好的元器件。

3.11 原理分析法
根据数控系统的组成原理,可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特性参数,如电压值和波形,使用仪器仪表进行测量、分析、比较,从而确定故障部位。

除以上常用的故障检测方法之外,还可以采用拔插板法、电压拉偏法、开环检测法等。总之,根据不同的故障现象,可以同时选用几个方法灵活应用、综合分析,才能逐步缩小故障范围,较快地排除故障。

4、数控机床维修后的开机调试

机床的故障排除后通常分两大步进行通电试车:

4.1 自动状态试验

将机床锁住,用编制的程序进行空运转试验,验证程序的正确性,然后放开机床,分别将进给倍率开关、快速超凋开关、主轴速度超调开关进行多种变化,使机床在上述各开关的多种变化的情况下进行充分地运行,后将各超调开关置于100%处,使机床充分运行,观察整机的工作情况是否正常。

4.2 正常加工试验

夹装好工件按正常程序进行加工,加工后检查工件的加工精度是否符合标准要求

5、维修调试后的技术处理

在现场维修结束后,应认真填写维修记录,列出有关必备的备件清单,建立用户档案。对于故障时间、现象、分析诊断方法、采用排故方法,如果有遗留问题应详尽记录,这样不仅使每次故障都有据可查,而且也可以不断积累维修经验。

6. 数控车床手工编程中几个常见问题的处理

随着数控技术的不断发展,数控机床的使用量越来越多,尤其在中小型企业和大型企业的修配车间,数控车床单件小批生产的情况也越来越多。而目前这些企业或车间生产零件往往是采用手工编程,刀具也往往是通用硬质合金或高速钢材料,其耐磨性相对不理想;操作人员在工作过程中大都要进行多次对刀、多次测量,从而多次设定刀补,工作量很大;对于一个零件多次装夹才能加工完成的,往往要使用多个程序,占用了系统的内存量;有的数控车床系统指令长时间不用,电器元件老化等原因造成到使用时可能会出现不能用的现象,也影响其使用寿命;编程人员对工件坐标系建立不当,加工质量有时难以得到保证;我在此仅根据自己多年的授课感受和在企业了解的情况,发现了一些关于数控车床编程中常见的几个问题,并总结出了一点相关规律,现陈述如下。
一、工艺问题
零件加工工艺的合理与否,直接反映和影响其加工质量,也要影响其生产率。不同的零件,其工艺不一样。例如加工顺序问题,如图所示零件,其基本加工顺序应为:
1.夹持右端(夹持长度50mm)车左端?25、?40及倒角达到要求;
2.以?25外圆和?40左端面定位车右端达到要求。
这样,满足了基准重合,既容易保证轴向尺寸要求,也容易满足同轴度要求。
其它工艺问题,这里不再赘述。
二、巧用G50(G92)与M00
灵活和巧妙使用G50(G92)与M00,既可以减少对刀次数,又可以减少程序数量,从而少用系统内存,也提高了生产率 。
如上图所示零件,车小端对刀端面Z坐标若设定为2(留2mm车端面),当车完后刀具走到(X50 Z37)点(第二对刀点)后使用M00,掉头可用G50(G92)设对刀点坐标:
G50(G92) X50 Z80
即可按下循环启动,无需再对刀,节约时间,以提高生产率,且只需一个程序就行了。如果中途不使用 G50(G92)与M00 或其它坐标设定,则需要两个程序才行。
下面谈谈第二对刀点Z坐标如何确定:
1.确定第一次装夹后,车了端面的露出总长度L1
2.确定第二次装夹厚露出总长度L2
3.计算L=L2-L1+a(a是刀具在对刀点处与工件间的安全距离)
4.第一次装夹后的坐标系中的Z坐标Z1+L即为第二对刀点在第一次装夹加工后应移动到的坐标值(Z1:第一对刀点的坐标值)
5.根据第二次装夹后的基准确定其G50的坐标值,如工件右端面为编程基准,Z为a;如卡盘端面为编程基准,Z为L2+a.,以此类推。
三、编程中基准的问题
编程基准应与设计基准重合,避免出现基准不重合误差,从而不进行尺寸链计算。
如上图所示零件,车右端应该以?40左端面为轴向(Z坐标)基准,否则除螺纹面和锥面两个长度尺寸以外,均需要进行尺寸链计算,有的尺寸很难达到图纸要求!
四、编程中绝对坐标与增量坐标的使用问题
合理使用绝对坐标与增量坐标可以在编程中简化计算和便于保证质量。
如上图所示零件,螺纹面与锥面的长度尺寸如果采用绝对坐标编程,需要进行尺寸链计算,增加了计算工作量,且难达到图纸要求,采用增量坐标就不需进行尺寸链计算了,也很容易达到要求。
五、编程中径向尺寸的确定
编程中径向尺寸的确定准确与否,在数控加工的手工编程过程中有着非常重要的意义。一方面影响操作人员的工作量,一方面又要影响生产率。我认为如果采用下述方法确定既可以减少因刀具磨损使操作人员多次进行刀补设定的工作量,又可以提高生产率。
1.如为自由公差,按基本尺寸计算坐标;
2.如有公差,按最小实体尺寸原则计算坐标;
1)外轮廓尺寸,按最小极限尺寸计算;
2)内轮廓尺寸,按最大极限尺寸计算。
六、系统中的指令代码问题与螺纹加工切入点问题
系统中每一个指令都有其特殊含义,在编程中,应根据加工性质采用合理的加工指令和合理的切入点(特别是螺纹加工的切入点),这对保证加工质量有着很重要的意义,这里就不多说了,下面以一个具体实例说明之。
综上所述,数控车床在单件小批生产中,只要把工艺解决好、编程基准选择好、基点坐标计算准确、绝对/增量坐标使用得当、对刀点指令使用灵活,既可以减轻操作人员的工作量,提高生产率,又可以使工件质量容易得到保证;编程时根据加工要求和系统指令特点,合理使用指令,既可以使加工质量容易得到保证,提高生产率,又可以使数控系统中的电器元件在工作中得到保养,提高其使用寿命。

7. 数控加工中心常见的问题与对策各是什么

1、参数突然丢失(0MD系统)
FANUC专家您好:我公司一台卧式加工中心在运行中出现930AL和CRT显示条形乱码,重新关机开机后所有参数丢失.然后在开机状态下输入参数机床可以正常运行.不知这是为什么?烦请您给予支持与帮助.在此表示感谢!
答:参数突然丢失,可能与存储板、电池或外部干扰有关,930也说明外部可能有干扰导致CPU工作不正常,出现系统报警。也不排除主板或其他PCB故障。
2、926报警(18i)
感谢贵公司对我前两次疑问的回复。现另一加工中心出现了926报警,之后控制系统的LCD上除报警信息外,无任何显示(当时电控柜内温度较高),不知何故,盼解答。谢谢!
答:926报警(FSSB报警)原因和处理连接CNC和伺服放大器的FSSB(伺服串行总线)发生故障。如果连接轴控制卡的FSSB,光缆和伺服放大器出现问题,就会发生此报警。??确认故障位置使用伺服放大器上的LED判断。使用伺服放大器上的7段LED可以确认故障的位置??伺服放大器的电源如果某个伺服放大器的电源出现故障,就发生FSSB报警。由于放大故障器控制电源电压下降,或编码器电缆的+5V接地,或其他原因造成电源故障,引发FSSB报警。??更换轴控制卡如果由以上措施诊断出轴控制卡存在故障,就更换主CPU板上的轴控制卡。
3、报警(0imate-B)
你好:非常感谢贵公司的产品给我们的生产带来了放便,最近我公司的一台车床经常出现920,911,930报警,其中930最多,请提供技术支持.我将不胜感激.地址;山东省滨洲市惠民县活塞公司
答:911SRAMPARITY:(BYTE1)在部分程序存储RAM中发生奇偶校验错误。全清RAM,或更换SRAM模块或主板。然后重新设定参数和数据。920SERVOALARM(1-4AXIS)这是伺服报警(第一到第四轴)。出现了监控报警或伺服模块内RAM奇偶错误。请更换主板上的伺服控制模块930CPUINTERRUPTCPU报警非正常中断。主板或CPU卡不良。可以通过交换部件的方法确认故障部件,另外机床接地,外部干扰也必须引起注意
4、参数不可改写(BJ-FANUCOi-MB)
你好,我公司有一台新机为台湾产的远东机,新机装好后,试机,发现B轴不能回零,当B轴转到回零开关处开始减速,但转没多久就会出现90号报警,不能回零,不知是什么原因,请帮忙!多谢!
答:90号报警说明:当不满足?在返回参考点的方向上,以相当于位置偏差量(DGN.300)大于128个脉冲的速度返回参考点时,CNC至少有一次收到了1转信号的条件,进行返回参考点时,出现此报警。检查:1.回零速度.2.一转信号?
5、加工中心(FANUC-18iM)
机床在停用一段时间后开机,出现报警:701:OVERHEAT:FANMOTOR经查该报警为CNC系统冷却风扇故障,但是检查后发现风扇运转正常,报警一直不能消除掉。最后只有将参数8901的#0由”0”改为”1”,屏蔽掉该报警。希望能够帮助解决,谢谢!
答:风扇坏了,但还可以转动,只能购买一个新的更换。
常见故障问答
6、机床报警(FANUC-18)
在主轴过载后机床报警,报警号为751,主轴伺服模块报警号为AL-73请问怎样修理。
答:电机传感器信号断线。(1)电机励磁关闭时发生报警的情形(a)参数设定有误确认传感器设定参数。(b)电缆断线请更换电缆。(c)传感器调整故障请进行传感器信号的调整。无法调整时或信号观测不到时,请更换连接电缆及传感器。(d)SPM故障请更换SPM或SPM控制印制电路板。(2)触动电缆时(主轴运行等)发生报警可能是导线断线,请更换电缆。有切削油侵入连接器部分时,请进行清洗(3)电机旋转时发生报警的情形(a)传感器与SPM之间的电缆屏蔽处理故障确认电缆屏蔽处理。(b)与伺服电机的动力线绑扎到了一起如果从传感器到SPM之间电缆与伺服电机动力线绑扎到了一起,请分别绑扎。
7、351报警(Oi-M)
一加工中心,OI-M系统,NC控制X,Y,Z,B4轴,B轴为回转轴。故障现象:在加工中,出现351报警,且均在N5H6Z344.2程序段处,但此段并没有B轴工作指令。出现故障后,4轴模块均出现”-”显示。重新上电后正常,工作一段时间后,又出现此故障。现平均每班出现2-3回。解决:通过诊断画面0203#5#6为1,故障范围为1:信号电缆连接不良;2编码器,主板,伺服模块硬件不良。因为重起一遍后可以暂时排除故障,可以排除1。针对2,我们把编码器,主板,伺服模块的插头重插了一遍,没什么效果,故障还是有。请您分析一下,我们下一步该怎么做
答:主要从1处查,和信号电缆有关,检查报警的轴的信号电缆线,看在什么时候有移动(往往在其他轴移动式,这个轴的电缆被拖动)。电缆线如果长期被折过来折过去,就会接触不好,报警就会不定期出现。这时候只能更换新的电缆了。
8、408#和409#同时报警处理(FANUC0MD)
机床出现408和409报警的原因有几种,请指教
答:一般不太可能同时出现408,409报警。408是通信不良,就是主轴放大器和系统(存储板)之间不能通信。一般是主轴放大器没有电,或接口坏了409报警,是主轴放大器出现了报警号码。具体的报警号码在放大器上显示。
9、风扇(0i-mate-TB)
系统出现”611,9113”号报警后,经检查电源模块冷却片风扇不转,更换另一台正常运转的风扇后正常工作。确认风扇坏。购买同一类型的的风扇更换后仍旧出现上述报警(风扇正常运转),经检查发现此风扇虽然同一厂家生产但电流较之原来的0.1A大了0.03A,再将之与主轴驱动模块上的风扇实施对调,不再出现”611,9113”号报警,但在CRT上出现”FAN”闪烁,不影响加工。问是否风扇的检测并不以来热敏电阻之类的检测元件,而仅仅是电流大小的检测而已?
答:最好购买同型号的风扇CRT上出现”FAN”闪烁是因为主轴驱动模块散热片上还有一个外部风扇有问题
10、971报警!(BJFANUC0i-MateTB)
该机床为沈阳机床厂生产的CAK6150D数控车,在自动运行过程中经常出现971号报警,关闭CNC后再开启,报警消除!请指导维修~!
答:可能是I/O卡的电源或连接线松动。
11、请问FS21T系统的506,507报警表示什么(FS21T)
我公司的一台FS21T系统的数控车床开机即报警506、507,请问FS21T系统的506、507报警表示什么,怎样解决?
答:506OVERTRAVEL:+nExceededthen-thaxis+sidehardwareOT.507OVERTRAVEL:-nExceededthen-thaxis-sidehardwareOT.硬件超程是否同时出现?
12、位置显示(FANUC-0M)
位置显示故障,位置显示由原来小数点后三位变为四位答:参数修改:No.0001#0SCW1改为0即可
追问: 在找点。。。。太少了。。。回答:
1、采用适当合理的对刀方法

刀具安装后,在执行加工程序前首先要进行对刀以确定起始点位置。而对刀常常是操作者颇感头疼的事(经济型数控无自测装置),费工费时,特别是多刀加工时,还需测刀补值。通常,常用的对刀方法有:

点动对刀法

按住控制面板上点动键,将刀尖轻触被加工件表面(X和Z两个方向分两次进行点动),计数器清零,再退到需设定的初始位置(X、Z设计初值),再清零,得到该刀初始位置。依次确定每把刀的初始位置,经试加工后再调整到准确的设计位置(起始点)。这种方法无须任何辅具,随手就可操作,但时间较长,特别是每修磨一次刀具就必须重新调整一次。

该方法适合于简单工序或初次安装调试。

采用对刀仪法 机床选配的对刀仪有采用自测装置,但操作复杂,仍须花费一定的准备时间。适合多刀测量时使用。

采用数控刀具

刀具安装经初次定位后,在经过一段时间切削后产生磨损而需要刃磨,普通刀具刃磨后重新安装时的刀尖位置发生了变化,需要重新对刀。而数控刀具的特点是刀具制造精度高,刀片转位后重复定位精度在0.02mm 左右,大大减少了对刀时间:同时,刀片表面上涂有耐磨层(SiC、TiC等),使其耐用度大大提高(3~5倍),但成本较高。

采用自制对刀块法

用塑料、有机玻璃等制成简易对刀块,可方便地实现刀具刃磨后的重复定位,但定位精度较差,通常在0.2~0.5mm,但仍不失为一种快速定位方法,再次调整就很快很方便了。

2、加工球面易产生形状误差的消除方法

在加工球面尤其是加工过象限的球、曲面时,由于调整不当,很容易产生凸肩、铲背等情况。其原因主要有:

系统间隙造成

在设备传动副中,丝杠与螺母之间存在着一定的间隙,随着设备投入运行时间的增长,该间隙因磨损而逐渐增大,因此,对反向运动时进行相应的间隙补偿是克服加工表面产生凸肩的主要因素。间隙测量通常采有百分表测量法,误差控制在0.01~0.02mm之内。这里要指出的是表座和表杆不应伸出过高过长,因为测量时由于悬臂较长,表座易受力移动,造成计数不准,补偿值也就不真实了。

工件加工余量不均造成

在实现零件设计表面之前,待加工表面的加工余量是否均匀也是造成成型表面能否达到设计要求的一个重要原因,因为加工余量不均易造成“复映”误差。因此,对表面形状要求较高的零件,在成型前应尽可能做到加工余量均匀或者通过多加工一道型面的方法以达到设计要求。

刀具选择不当造成

刀具在切削中是通过主切削刃来去除材料的。但在圆弧加工过象限后,圆弧与刀具副切削刃(副后面与基面的交线)相切之后,此后副切削刃就可能参与了切削(也就是铲背)。因此在选择或修磨刀具时,一定要考虑好刀具的楔角。

3、合理设计加工工艺
使用数控加工设备进行加工,效率高、质量好,但如果工艺设计安排不当,则不能很好地体现它的优势。从一些厂家加工使用来看,存在着如下一些问题:

工序过于分散
产生这个问题的原因在于怕繁(指准备时间),编程简单、简化操作加工,使用一把刀加工易调整对刀、习惯于普通加工。

这样就造成了产品质量(位置公差)不易保证,生产效率不能很好地发挥。因此,工艺人员和操作者应全面熟悉数控加工知识,多进行尝试,以掌握相关知识,尽可能采用工序集中的方法进行加工,多用几次,自然会体现它的优势。采用工序集中后,单位加工时间增长,我们将两台设备面对面布置,实现了一人操作两台设备,效率得到大幅提高,质量也得到了很好的保证。

加工顺序不合理

有些操作者考虑到准备上的一些问题,常把加工顺序安排得极不合理。数控加工通常按一般机械加工工艺编制的要求进行加工,如先粗后细(换刀),先里后外,合理选择切削参数等,这样,质量和效率才能提高。

慎用G00(G26、G27、G29)快速定位指令

G00指令给编程和使用带来了很大方便。但如果设置和使用不当,常常会造成因速度设置过大产生回零时过冲、精度下降、设备导轨面拉伤等不良后果。回零路线不注意,易产生碰撞工件和设备的安全事故。因此,在考虑使用G00

指令时,应考虑周全,不可随意。

在数控加工中,尤其还应注意加强程序的检索和试运行。在程序输入控制系统后,操作者应当利用SCH

键及↑、↓、←、→移动键进行不确定和确定检索,必要时对程序进行修改,保证程序的准确性。同时,在正式执行程序加工前,必须经过程序试运行(打开功放),以确认加工路线是否与设计路线一致。

以上是使用数控加工设备时的一些常见问题与解决办法。在实际工作中可能还会遇到其他一些问题,但只要工程技术人员和操作者集思广益,认真掌握有关数控方面的知识和技巧,数控设备就能够很好地为企业发挥最大的效益。 一、问:如何对加工工序进行划分?答:数控加工工序的划分一般可按下列方法进行:(1)刀具集中分序法
就是按所用刀具划分工序,用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间,减少不必要的定位误差。(2)以加工部位分序法
对于加工内容很多的零件,可按其结构特点将加工部分分成几个部分,如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面,后加工孔;先加工简单的几何形状,再加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位,再加工精度要求较高的部位。(3)以粗、精加工分序法
对于易发生加工变形的零件,由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形,故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述,在划分工序时,一定要视零件的结构与工艺性,机床的功能,零件数控加工内容的多少,安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则,要根据实际情况来确定,但一定力求合理。二、问:加工顺序的安排应遵循什么原则?答:加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位夹紧的需要来考虑,重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行:(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。(2)先进行内形内腔加工序,后进行外形加工工序。(3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行,以减少重复定位次数,换刀次数与挪动压板次数。(4)在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏小的工序。三、问:工件装夹方式的确定应注意那几方面?答:在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点:(1)力求设计、工艺、与编程计算的基准统一。(2)尽量减少装夹次数,尽可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工表面。(3)避免采用占机人工调整方案。(4)夹具要开畅,其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀(如产生碰撞),碰到此类情况时,可采用用虎钳或加底板抽螺丝的方式装夹。四、问:如何确定对刀点比较合理?工件坐标系与编程坐标系有什么关系?1、对刀点可以设在被加工零件的上,但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位,有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏,会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找,因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置,这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。其选择原则如下:
1)找正容易。 2)编程方便。 3)对刀误差小。 4)加工时检查方便、可靠。 2、工件坐标系的原点位置是由操作者自己设定的,它在工件装夹完毕后,通过对刀确定,它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定,一般不作改变。工件坐标系与编程坐标系两者必须统一,即在加工时,工件坐标系和编程坐标系是一致的。
五、问:如何选择走刀路线? 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)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。
六、问:如何在加工过程中监控与调整? 工件在找正及程序调试完成之后,就可进入自动加工阶段。在自动加工过程中,操作者要对切削的过程进行监控,防止出现非正常切削造成工件质量问题及其它事故。
对切削过程进行监控主要考虑以下几个方面: 1、加工过程监控
粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自动加工过程中,根据设定的切削用量,刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况,根据刀具的承受力状况,调整切削用量,发挥机床的最大效率。
2、切削过程中切削声音的监控
在自动切削过程中,一般开始切削时,刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的,此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行,当工件上有硬质点或刀具磨损或刀具送夹等原因后,切削过程出现不稳定,不稳定的表现是切削声音发生变化,刀具与工件之间会出现相互撞击声,机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件,当调整效果不明显时,应暂停机床,检查刀具及工件状况。
3、精加工过程监控
精加工,主要是保证工件的加工尺寸和加工表面质量,切削速度较高,进给量较大。此时应着重注意积屑瘤对加工表面的影响,对于型腔加工,还应注意拐角处加工过切与让刀。对于上述问题的解决,一是要注意调整切削液的喷淋位置,让加工表面时刻处于最佳]的冷却条件;二是要注意观察工件的已加工面质量,通过调整切削用量,尽可能避免质量的变化。如调整仍无明显效果,则应停机检察原程序编得是否合理。
特别注意的是,在暂停检查或停机检查时,要注意刀具的位置。如刀具在切削过程中停机,突然的主轴停转,会使工件表面产生刀痕。一般应在刀具离开切削状态时,考虑停机。
4、刀具监控
刀具的质量很大程度决定了工件的加工质量。在自动加工切削过程中,要通过声音监控、切削时间控制、切削过程中暂停检查、工件表面分析等方法判断刀具的正常磨损状况及非正常破损状况。要根据加工要求,对刀具及时处理,防止发生由刀具未及时处理而产生的加工质量问题。
七、问:如何合理选择加工刀具?切削用量有几大要素?有几种材料的刀具?如何确定刀具的转速,切削速度,切削宽度?
1、平面铣削时应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般铣削时,尽量采用二次走刀加工,第一次走刀最好用端铣刀粗铣,沿工件表面连续走刀。每次走刀宽度推荐至为刀具直径的60%--75%。
2、立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。 3、球刀、圆刀(亦称圆鼻刀)常用于加工曲面和变斜角轮廓外形。而球刀多用于半精加工和精加工。镶硬质合金刀具的圆刀多用于开粗。
八、问:加工程序单有什么作用?在加工程序单中应包括什么内容? (一)加工程序单是数控加工工艺设计的内容之一,也是需要操作者遵守、执行的规程,是加工程序的具体说明,目的是让操作者明确程序的内容、装夹和定位方式、各个加工程序所选用的刀具既应注意的问题等。
(二)在加工程序单里,应包括:绘图和编程文件名,工件名称,装夹草图,程序名,每个程序所使用的刀具、切削的最大深度,加工性质(如粗加工还是精加工),理论加工时间等。
九、问:数控编程前要做何准备? 答:在确定加工工艺后,编程前要了解:1、工件装夹方式
;2、工件毛胚的大小----以便确定加工的范围或是否需要多次装夹;3、工件的材料----以便选择加工所使用何种刀具;4、库存的刀具有哪些----避免在加工时因无此刀具要修改程序,若一定要用到此刀具,则可以提前准备。
十、问:在编程中安全高度的设定有什么原则? 答:安全高度的设定原则:一般高过岛屿的最高面。或者将编程零点设在最高面,这样也可以最大限度避免撞刀的危险。 十一、问:刀具路径编出来之后,为什么还要进行后处理? 答:因为不同的机床所能认到的地址码和NC程序格式不同,所以要针对所使用的机床选择正确的后处理格式才能保证编出来的程序可以运行。
十二、问:什么是DNC通讯? (一)程序输送的方式可分为CNC和DNC两种,CNC是指程序通过媒体介质(如软盘,读带机,通讯线等)输送到机床的存储器存储起来,加工时从存储器里调出程序来进行加工。由于存储器的容量受大小的限制,所以当程序大的时候可采用DNC方式进行加工,由于DNC加工时机床直接从控制电脑读取程序(也即是边送边做),所以不受存储器的容量受大小的限制。
(二)切削用量有三大要素:切削深度,主轴转速和进给速度。切削用量的选择总体原则是:少切削,快进给(即切削深度小,进给速度快)。
(三)按材料分类,刀具一般分为普通硬质白钢刀(材料为高速钢),涂层刀具(如镀钛等),合金刀具(如钨钢,氮化硼刀具等)。

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