摘要：本文主要通過對機(jī)床結(jié)構(gòu)分析，介紹了數(shù)控車床加工過程中因機(jī)床故障造成加工件出現(xiàn)問題的排除方法。介紹了因數(shù)控加工編程編制不當(dāng)而造成加工件不穩(wěn)定的解決辦法。

引言

數(shù)控機(jī)床自上世紀(jì)四十年代從美國問世，經(jīng)過了80年漫長的歲月，從最初的簡單數(shù)控發(fā)展到今天的加工中心、柔性單元、無人操作車間?？萍妓皆絹碓礁?，機(jī)床加工精度及檢測手段越來越先進(jìn)。它集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測量、機(jī)械制造于一體。應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)。特別是機(jī)械工業(yè)、軍事、航空航天、高科技行業(yè)，更發(fā)揮了數(shù)控技術(shù)獨(dú)特的作用。可以說數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是對普通機(jī)床的重要革命。它的發(fā)展和應(yīng)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)管理模式和生產(chǎn)格局。實(shí)現(xiàn)制造加工數(shù)控化，提高了生產(chǎn)力，改善了勞動(dòng)者的勞動(dòng)環(huán)境，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。已對各行業(yè)產(chǎn)生了很大經(jīng)濟(jì)效益，使不少企業(yè)創(chuàng)造了豐厚利潤。也為我國工業(yè)和制造能力的提高奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

目前數(shù)控機(jī)床制造和使用，從數(shù)量上看我國是世界上最多的國家。用數(shù)控機(jī)床能否加工出高精度產(chǎn)品從兩個(gè)角度講：其一是機(jī)床本身的加工精度，其二是加工工藝、切削用量及編程人員的編程技巧。兩者缺一不可。機(jī)床的精度是主要條件，其它條件也不可忽視。

下面我將以數(shù)控車床為例，將自己多年在從事數(shù)控車床設(shè)計(jì)、使用中總結(jié)出的數(shù)控車床維護(hù)、故障檢測以及編程中的一些技巧和經(jīng)驗(yàn)分兩部分做一介紹。也許給數(shù)控使用者有所啟發(fā)和幫助。

一、加工過程中因機(jī)床故障而產(chǎn)生問題。

如圖1所示

數(shù)控車床（臥式車床）如(圖a)所示,是由車床主軸旋轉(zhuǎn)，通過卡盤或夾頭夾持工件回轉(zhuǎn)，由數(shù)控系統(tǒng)控制執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)電機(jī)、絲杠帶動(dòng)床鞍和滑板進(jìn)行直線、斜線運(yùn)動(dòng)及圓弧插補(bǔ)，完成軸類、錐類、圓弧及球類零件的加工。在加工零件過程中因機(jī)床故障容易造成加工件出現(xiàn)問題的排除方法。

1.軸類零件在加工過程中出現(xiàn)橢圓現(xiàn)象(一般較高精度的數(shù)控車床橢圓度正常小于0.004mm)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，問題主要原因一般都在車床主軸部分。（1）.因主軸軸承游隙過大，主軸產(chǎn)生晃動(dòng)所致。解決方案：檢查主軸軸承由于長期使用而磨損，軸承間隙過大。或軸承損壞。另檢查主軸軸承鎖緊螺母是否松動(dòng)，導(dǎo)致軸承間隙變大。找出原因，針對問題進(jìn)行解決。（2）工件沒有被夾緊產(chǎn)生晃動(dòng)，特別是氣動(dòng)夾頭和液壓夾頭因壓力不足，容易使加工件出現(xiàn)橢圓現(xiàn)象。（3）手動(dòng)卡盤夾持工件部分有錐度，也常導(dǎo)致工件松動(dòng)產(chǎn)生加工件橢圓。

2.加工零件表面跳絲紋路不清，加工面粗糙度差。主要原因：除上面提到的主軸軸承松動(dòng)問題。（1）刀具切削角度和刀具材料選用不正確。（2）若是外圓出現(xiàn)這種現(xiàn)象，Z向運(yùn)動(dòng)部件床鞍運(yùn)動(dòng)不靈活產(chǎn)生爬行也是原因之一。（3）另外伺服驅(qū)動(dòng)器剛性積分參數(shù)設(shè)置太低，導(dǎo)致跟隨速度慢而致。（4）若是車錐度出現(xiàn)這種現(xiàn)象，X向和Ｚ向部件都要檢查維修，方可解決。

３．加工零件表面出現(xiàn)波紋。主要原因：（１）上面提到的主軸軸承松動(dòng)和刀具選擇問題。（２）刀柄伸出刀架夾持點(diǎn)太遠(yuǎn)，刀柄強(qiáng)度不夠使刀尖發(fā)顫。（3）最常見的是刀架松動(dòng)，回轉(zhuǎn)刀架沒有鎖緊，或排刀架沒有固定牢固。（4）切削工藝或切削用量不合理。

二、因加工程序編制不當(dāng)造成加工件尺寸不穩(wěn)定。

從普遍來看，數(shù)控機(jī)床自身的加工和裝配精度較高，對傳動(dòng)部件的要求也非同普通機(jī)床。傳動(dòng)絲杠基本都選用滾珠絲杠，導(dǎo)軌現(xiàn)在也基本上采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。其精度比傳統(tǒng)的普通絲杠和摩擦導(dǎo)軌高的多。但只要運(yùn)動(dòng)，絲杠與螺母，線軌滑塊與導(dǎo)軌之間就存在間隙。只不過是間隙量大小而已。一些經(jīng)驗(yàn)不足的編程員認(rèn)為數(shù)控機(jī)床是由電腦控制的高精度機(jī)床，從理論上講其編程精度都在0.0005-0.001之間，應(yīng)該指令到那里，機(jī)床就應(yīng)該按指令要求運(yùn)動(dòng)到那里。忽略了在加工零件時(shí)因刀具受切削力的影響，導(dǎo)致加工零件尺寸不穩(wěn)定。那么我們應(yīng)通過一些編程技巧和修正數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)來彌補(bǔ)這些問題。

下面結(jié)合（圖b）（圖c）(圖d)舉例分析說明。

（1）.如圖b所示:刀架由絲杠旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)向右移動(dòng)時(shí)絲杠與絲杠螺母之間的間隙△S在滾珠的右側(cè)，當(dāng)?shù)毒咴谇邢鞴ぜ^程中產(chǎn)生如箭頭所指方向的反作用力P1,這個(gè)力會(huì)使刀具存在有向P1力箭頭所指方向移動(dòng)的可能，移動(dòng)量既△S，但這種移動(dòng)不是每加工一個(gè)零件都會(huì)產(chǎn)生的，是隨機(jī)的。就數(shù)控車床而言當(dāng)?shù)毒咭苿?dòng)與不移動(dòng)時(shí)，加工出的工件尺寸就是2倍△S誤差。這就是導(dǎo)致加工件尺寸不穩(wěn)定的關(guān)鍵。在文章末尾按圖d所示編程舉例說明。

（2）.數(shù)控車床加工螺紋有它的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，比普通車床加工螺紋精度高、速度快、主軸不打正反轉(zhuǎn)。但編程不合理也會(huì)出現(xiàn)螺紋加工的問題，我這里主要分析一下編程不當(dāng)造成靠螺紋旋入端部螺距小，而后有正常的現(xiàn)象。首先我們分析一下數(shù)控車床車螺紋的加工原理：在加工螺紋過程中工件始終出于不變速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而車削螺紋時(shí)刀具則在起刀點(diǎn)等到主軸零點(diǎn)信號(hào)到達(dá)時(shí)，才起步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削，這樣保證螺紋在加工時(shí)多次加工不亂牙。根據(jù)原理如果在編程時(shí)把起刀點(diǎn)取在離螺紋端頭很近的地方，由于工件在不變速狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，而帶動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)的電機(jī)按控制原理必須有一個(gè)加速過程，這樣在加速過程中就產(chǎn)生加工件端頭螺距偏小現(xiàn)象出現(xiàn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在數(shù)控車床車螺紋時(shí)，車小螺距（1.5mm螺距以下）螺紋時(shí)，起刀點(diǎn)應(yīng)離加工螺紋工件端面大于5mm。螺距大時(shí)應(yīng)適當(dāng)大些。這樣就可消除這種現(xiàn)象。

（3）車削加工直徑較小，長度較長的軸類零件。（直徑與長度比大于1:3），在無尾座頂工件的時(shí)候，出現(xiàn)倒錐現(xiàn)象，也就是離卡盤遠(yuǎn)端尺寸大。原因之一：車床主軸回轉(zhuǎn)中心與床身導(dǎo)軌不平行。需調(diào)整床頭中心。原因之二：切削工藝問題，半精車和精車量過大，導(dǎo)致在精車時(shí)，工件在刀具切削力的作用下向刀具受力方向彈性變形而偏移，由于工件端頭離夾持點(diǎn)越遠(yuǎn)則彈性變形越大。造成倒錐產(chǎn)生。

（4）.車球形工件時(shí)在過象限點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)高低差，或回象限時(shí)不圓滑、平坦。在數(shù)控控制系統(tǒng)中有絲杠間隙補(bǔ)償參數(shù)，其原理是在過象限時(shí)，根據(jù)參數(shù)大小，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)立即反轉(zhuǎn)，以達(dá)到消除絲杠間隙的目的。數(shù)控系統(tǒng)中絲杠間隙補(bǔ)償量過大，加工件則出現(xiàn)高低差，而隙補(bǔ)償量小則加工件在過象限時(shí)出現(xiàn)不圓滑、平坦現(xiàn)象。就數(shù)控車床而言在數(shù)控系統(tǒng)X向絲杠間隙補(bǔ)償參數(shù)中正確輸入間隙補(bǔ)償量就可解決。

結(jié)語：我們要得心應(yīng)手的應(yīng)用好機(jī)床，就要對機(jī)床特點(diǎn)、性能有足夠地認(rèn)識(shí)，很好的維護(hù)和保養(yǎng)機(jī)床。提高我們分析原因，解決問題的能力。不斷學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)。使數(shù)控機(jī)床更好的服務(wù)于我們，為我們創(chuàng)造更多財(cái)富。在日益競爭激烈的經(jīng)濟(jì)市場占有一席之地。