浅谈影响数控车床加工精度的因素及应对措施

加工精度异常实例分析

1.1 案例一   

1. 现象。某采用 Frank 系统的立式加工中心，在连杆模具加工过程中，垂线 Z 轴进给异常，出现 1mm 切削误差，即 Z 方向过切。  

  2. 诊断与处理。在手动输入数据方式下，各个轴运动正常，回参考点也正常，排除了电气控制部分的硬件故障。随后检查故障发生时运行 加工程序段，尤其是刀具补偿，坐标系的校对和计算。在点动方式下，诊断 Z 轴工况，发现 Z 轴向上的工况存在噪音，尤其是快速点动时，噪音非常明显，据此可分析出可能存在机械方面的问题。检查 Z 轴精度，使用手摇脉冲发生器移动 Z 轴，1*100 档位，结合百分表检查Z 轴工况。当 Z 轴保持正常运动状态后，正向运动每一步的实际距离都为 0.1mm，说明定位精度良好。而在反向运动时，发现运动距离出现波动，表现出反向间隙，无论怎么补偿都存在波动，而且在补偿中发现，间隙补偿越大，在反向运动初期阶段波动越大。分析判断可能是电机存在异常，或是机械有故障，还可能是丝杠有间隙。于是分离电机和丝杠分开检查，发现电机运动正常。而检查机械部分时发现确实存在故障，拆开设备后发现轴承有磨损，且部分滚珠脱落。更换后恢复。

1.2 案例二  

  1. 现象。同样是 Frank 系统的加工中心，在 X 轴上精度异常。误差范围 0.008~1.2mm。

2. 诊断与处理。经检查工件坐标系已经按照要求设置好。按照设置好的坐标系运行程序，记录运动后的机械坐标值，然后转为手动模式，输入数据运行程序，待运动结束记录坐标值，对比两个坐标值发现存在 0.352mm 的距离误差。反复进行比对试验，发现每次运动后的坐标值都不一样。比对百分表发现记录的坐标值与实际位置误差基本相同。认为可能是 X 轴重复定位存在较大误差，进一步检查 X 轴定位精度和反向间隙，并对于产生的误差进行补偿，发现不起作用，进而认为可能是系统参数或光栅尺存在故障，但是系统未给出报警信息，无法确定原因，因此，进一步检查发现， 当 X 轴去除使能后，垂直方向上的主轴箱下落，产生了误差。至此基本可以确定为程序的控制逻辑有问题，导致加工精度异常。进过调整程序，先加载使能，然后松 X 轴，使松开 X轴的控制正常，而在夹紧 X 轴时，先夹紧，然后去除使能。   

经过调整控制逻辑后，故障得以解决。  

  总结起来，主要有五个方面，包括进给单位改动或变化即伺服进给系统有误差；车刀几何参数异常；车床位置误差；刀具磨损误差；车床热变形误差等。其中很多因素可以通过对车床的正确操作来降低影响。