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数控机床机械结构故障诊断及维护

来源:工成网 时间:2011-11-4 8:58:27
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第4章 数控机床机械结构故障诊断及维护
4.1 机床精度检验
   维修人员应部分或全部测定机床合格证上各项技术指标。如果各项数据都符合要求,应将此数据列入该设备的原始技术档案中,以作为日后维修时的技术指标依据。机床检验工作中的一些主要项目如下:
4.1.1 机床几何精度检验
   (1)几何精度检测内容
   数控机床的几何精度能够综合反映该设备的关键零部件和组装后几何形状误差。数控机床的几何精度检查和普通机床的几何精度检查基本类似,使用的检测工具和方法也相似,但检测精度要求较高。以下是一台普通立式加工中心的几何精度检测内容:
   ①工作台面的平面度;
   ②各坐标方向移动的相互垂直度;
   ③X、Y坐标方向移动时工作台面的平行度;
   ④X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度;
   ⑤主轴的轴向窜动;
   ⑥主轴孔的径向跳动;
   ⑦主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度;
   ⑧主轴回转轴心线对工作台面的垂直度;
   ⑨主轴箱在z坐标方向移动的直线度。
   从上述九项精度要求中可以看出,第一类精度是对机床各大运动部件,如床身、立柱、溜板、主轴箱等运动的直线度、平行度、垂直度要求;第二类是对执行切削运动主要部件,如主轴的自身回转精度及直线运动精度要求。因此,这些几何精度综合反映了该机床的机械坐标系的几何精度及进行切削运动的主轴部件在机械坐标系的几何精度。工作台面及台面上T形槽相对机械坐标系。的几何精度要求,反映了数控机床加工中的工件坐标系对机械坐标系的几何关系,因为工作台面及定位基准T形槽都是工件夹具的定位基准,加工工件用的工件坐标系往往都以此为基准。
   (2)检测机床几何精度的常用检测工具
   目前,检测机床几何精度的常用检测工具有:精密水平仪,直角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或测微仪、高精度主轴心棒及,些刚性较好的千分表杆等,每项几何精度的具体检测方法详见各机床随机资料上的检测条件规定。但检测工具的精度等级必须比所测对象的精度等级高一级。例如,用平尺检验x轴方向移动对工作台面的平行度,要求允差为0.025mm/750mm,则平尺本身的直线度及上下基面平行度应在0.01mm/750mm以内。
   (3)检测机床几何精度的环境条件
   几何精度的检测与机床所处地基有密切关系,检测必须在地基及地脚螺栓的固定混凝土完全固化以后才能进行。精调时机床的主床身必须处在较好的水平状态,然后精调其他几何精度。考虑到新灌注的水泥地基真正达到稳定状态一般都需要半年时间、因此机床在使用半年后再精调一次是必要的。一些小型数控机床的床身具有很高的刚性,可以在浮动安放的状态下保持其几何精度,但为了长期工作的精度稳定性,还是需要调整到一个较好的机床水平,并要求有关垫铁都处于压紧状态。
   有一些几何精度项目是相互影响的,例如在立式数控铣床检测中,发现y轴与z轴方向移动的相互垂直度误差较大,可以适当调整立柱底部床身的地脚垫铁,使立柱适当前倾或后仰,以减少这项误差。但这样调整后也会改变主轴回转中心线对工作台面的垂直度误差。因此对数控机床的各项几何精度检测工作应在精调后同时检测完毕,并应反复调试。
   在检测工作中要注意尽可能消除检测方法误差和消除检测工具已知的系统误差。例如检测主轴回转精度时检验心棒自身的振摆和弯曲等误差,在表架上安装千分表和测微仪时由表架刚性带来的误差,在卧式机床上使用回转的测微仪或千分表时,测头的抬头位置和低头位置造成测量数据误差等。
   机床的几何精度在机床处于冷态和热态时也有所不同,所以检测时应按国家标准规定在机床预热的状态下进行,机床通电后各移动坐标在全行程内往复移动若干次,主轴按中等转速回转若干分钟之后才能进行检测。
4.1.2 机床定位精度检测
   定位精度数值表明机床在自动加工中能达到的最好加工精度。一般情况下定位精度主要检查内容有:
   ①直线运动定位精度(X轴、Y轴、Z轴、U轴、V轴、W轴);
   ②直线运动重复定位精度;
   ③直线运动轴机械原点的返回精度;
   ④直线运动反向间隙测定;
   ⑤回转运动定位精度(A轴、B轴、C轴);
   ⑥回转运动重复定位精度;
   ⑦回转轴原点返回精度;
   ⑧回转运动反向间隙测定。
   测量直线运动的检测工具有:测微仪、成组块规(或比长规)、标准长度刻线尺、光学读数显微镜及双频激光干涉仪等。标准的长度测量以双频激光干涉仪为准。
   回转运动检测工具有:高精度圆光栅、360个齿精确分度的标准转台、角度多面体等。
   (1)直线运动定位精度检测
   直线运动定位精度检测一般都在机床空载条件下进行。
   按标准规定对数控机床检测以激光测量为准。如果不具备激光测量仪器,也可以用标准刻线尺比较测量。这种检测方法受刻线尺自身精度和人为因素影响,在较好的情况下可控制到0.004~0.005mm/1000mm精度以内。
   定位精度是通过坐标轴快速移动一定距离来测定,由于每台机床的快速点定位过程中都有自动加/减速过程,加/减速过程的时间常数由数控系统的系统参数(也称机床数据)决定,改变这一参数值.即可改变加/减速过程的时间常数,所以调试中如果修改相关的系统参数也会影响定位精度。另外,对同一点定位如果运动速度(进给速度)不一样,也会产生一定影响。


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