數控機床機械結構故障診斷及維護

        1 機床精度檢驗
           維修人員應部分或全部測定機床合格證上各項技術指標。如果各項數據都符合要求,應將此數據列入該設備的原始技術檔案中,以作為日后維修時的技術指標依據。機床檢驗工作中的一些主要項目如下:
        1.1 機床幾何精度檢驗
           (1)幾何精度檢測內容
           數控機床的幾何精度能夠綜合反映該設備的關鍵零部件和組裝后幾何形狀誤差。數控機床的幾何精度檢查和普通機床的幾何精度檢查基本類似,使用的檢測工具和方法也相似,但檢測精度要求較高。以下是一臺普通立式加工中心的幾何精度檢測內容:
           ①工作臺面的平面度;
           ②各坐標方向移動的相互垂直度;
           ③X、Y坐標方向移動時工作臺面的平行度;
           ④X坐標方向移動時工作臺面T形槽側面的平行度;
           ⑤主軸的軸向竄動;
           ⑥主軸孔的徑向跳動;
           ⑦主軸箱沿Z坐標方向移動時主軸軸心線的平行度;
           ⑧主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度;
           ⑨主軸箱在z坐標方向移動的直線度。
           從上述九項精度要求中可以看出,第一類精度是對機床各大運動部件,如床身、立柱、溜板、主軸箱等運動的直線度、平行度、垂直度要求;第二類是對執行切削運動主要部件,如主軸的自身回轉精度及直線運動精度要求。因此,這些幾何精度綜合反映了該機床的機械坐標系的幾何精度及進行切削運動的主軸部件在機械坐標系的幾何精度。工作臺面及臺面上T形槽相對機械坐標系。的幾何精度要求,反映了數控機床加工中的工件坐標系對機械坐標系的幾何關系,因為工作臺面及定位基準T形槽都是工件夾具的定位基準,加工工件用的工件坐標系往往都以此為基準。
           (2)檢測機床幾何精度的常用檢測工具
           目前,檢測機床幾何精度的常用檢測工具有:精密水平儀,直角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或測微儀、高精度主軸心棒及,些剛性較好的千分表桿等,每項幾何精度的具體檢測方法詳見各機床隨機資料上的檢測條件規定。但檢測工具的精度等級必須比所測對象的精度等級高一級。例如,用平尺檢驗x軸方向移動對工作臺面的平行度,要求允差為0.025mm/750mm,則平尺本身的直線度及上下基面平行度應在0.01mm/750mm以內。
           (3)檢測機床幾何精度的環境條件
           幾何精度的檢測與機床所處地基有密切關系,檢測必須在地基及地腳螺栓的固定混凝土完全固化以后才能進行。精調時機床的主床身必須處在較好的水平狀態,然后精調其他幾何精度。考慮到新灌注的水泥地基真正達到穩定狀態一般都需要半年時間、因此機床在使用半年后再精調一次是必要的。一些小型數控機床的床身具有很高的剛性,可以在浮動安放的狀態下保持其幾何精度,但為了長期工作的精度穩定性,還是需要調整到一個較好的機床水平,并要求有關墊鐵都處于壓緊狀態。
           有一些幾何精度項目是相互影響的,例如在立式數控銑床檢測中,發現y軸與z軸方向移動的相互垂直度誤差較大,可以適當調整立柱底部床身的地腳墊鐵,使立柱適當前傾或后仰,以減少這項誤差。但這樣調整后也會改變主軸回轉中心線對工作臺面的垂直度誤差。因此對數控機床的各項幾何精度檢測工作應在精調后同時檢測完畢,并應反復調試。
           在檢測工作中要注意盡可能消除檢測方法誤差和消除檢測工具已知的系統誤差。例如檢測主軸回轉精度時檢驗心棒自身的振擺和彎曲等誤差,在表架上安裝千分表和測微儀時由表架剛性帶來的誤差,在臥式機床上使用回轉的測微儀或千分表時,測頭的抬頭位置和低頭位置造成測量數據誤差等。
           機床的幾何精度在機床處于冷態和熱態時也有所不同,所以檢測時應按國家標準規定在機床預熱的狀態下進行,機床通電后各移動坐標在全行程內往復移動若干次,主軸按中等轉速回轉若干分鐘之后才能進行檢測。
        1.2 機床定位精度檢測
           定位精度數值表明機床在自動加工中能達到的最好加工精度。一般情況下定位精度主要檢查內容有:
           ①直線運動定位精度(X軸、Y軸、Z軸、U軸、V軸、W軸);
           ②直線運動重復定位精度;
           ③直線運動軸機械原點的返回精度;
           ④直線運動反向間隙測定;
           ⑤回轉運動定位精度(A軸、B軸、C軸);
           ⑥回轉運動重復定位精度;
           ⑦回轉軸原點返回精度;
           ⑧回轉運動反向間隙測定。
           測量直線運動的檢測工具有:測微儀、成組塊規(或比長規)、標準長度刻線尺、光學讀數顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。標準的長度測量以雙頻激光干涉儀為準。
           回轉運動檢測工具有:高精度圓光柵、360個齒精確分度的標準轉臺、角度多面體等。
           (1)直線運動定位精度檢測
           直線運動定位精度檢測一般都在機床空載條件下進行。
           按標準規定對數控機床檢測以激光測量為準。如果不具備激光測量儀器,也可以用標準刻線尺比較測量。這種檢測方法受刻線尺自身精度和人為因素影響,在較好的情況下可控制到0.004~0.005mm/1000mm精度以內。
           定位精度是通過坐標軸快速移動一定距離來測定,由于每臺機床的快速點定位過程中都有自動加/減速過程,加/減速過程的時間常數由數控系統的系統參數(也稱機床數據)決定,改變這一參數值.即可改變加/減速過程的時間常數,所以調試中如果修改相關的系統參數也會影響定位精度。另外,對同一點定位如果運動速度(進給速度)不一樣,也會產生一定影響。

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