工作機械の精度はなぜ急に低下するのでしょうか？

1. 加工精度異常の原因
加工精度の異常の原因は非常に隠蔽されており、診断が困難です。 主な理由は 5 つあります。工作機械の送りユニットが改造または変更されている。 工作機械の各軸のゼロオフセットの異常。 アキシアル逆すきまの異常。 モーターの動作状態の異常、つまり電気部品や制御部品の異常。 ネジ、ベアリング、カップリング、その他のコンポーネントなどの機械的故障。 さらに、加工プログラムのプログラミング、切削工具の選択、人的要因によっても、異常な加工精度が発生する可能性があります。
2. CNC工作機械の故障診断の原理
外部および内部 CNC 工作機械は、機械、油圧、電気のコンポーネントが統合された工作機械であるため、その故障の発生もこれら 3 つの要因によって総合的に反映されます。 メンテナンス担当者は、まず外側から内側に向​​かって 1 つずつ点検し、むやみに開けたり分解したりしないようにしてください。そうしないと、故障が拡大し、工作機械の精度が低下し、性能が低下します。
一般に、機械的な故障は検出が容易ですが、CNC システムの故障の診断はより困難です。 トラブルシューティングを行う前に、まず機械的な障害を取り除くことに注意してください。これにより、多くの場合、半分の労力で 2 倍の結果を達成できます。
工作機械の電源を入れる前に、まず工作機械が電源オフの静止状態にあるときに、それが非破壊的な障害であることを観察、テスト、分析し、確認する必要があります。 動作条件下で、動的観察、検査、テストを実施して障害を特定します。 破壊的な障害の場合は、電力を供給する前に危険を取り除く必要があります。
複数の障害が絡み合って隠蔽されており、現時点で着手する方法がない場合は、簡単な問題を最初に解決し、次に難しい問題を解決する必要があります。 多くの場合、単純な問題を解決した後、より難しい問題も簡単になることがあります。
3. CNC工作機械の故障診断方法
直感的な方法：（観察、匂いを嗅ぐ、質問する、切る）工作機械の故障や加工状況などを尋ねる。 - CRT アラーム情報、アラーム表示灯、変形、発煙、コンデンサおよびその他のコンポーネントの焼損、および保護装置のトリップを確認します。 リスニング中に異音が発生する。 臭い - 電気部品には焦げた臭いやその他の不快な臭いがあります。 接触発熱、振動、接触不良など。
パラメータの検査方法: パラメータは通常 RAM に保存されます。 場合によっては、バッテリー電圧の不足、システムの長期停電、または外部干渉により、パラメーターの損失や混乱が​​発生する可能性があります。 関連するパラメータをチェックし、障害特性に基づいて調整する必要があります。
切り分け方法: CNC 部品、サーボ システム、または機械部品の区別が難しい一部の障害については、切り分け方法がよく使用されます。
故障が疑われるテンプレートを同じ機能のバックアップボードと交換するか、同じタイプの交換方法を使用して同じ機能のテンプレートまたはユニットを交換します。
機能プログラムのテスト方法では、G、M、S、T、およびその他の機能のすべての命令に対していくつかの小さなプログラムを作成します。 障害を診断する場合、これらのプログラムを実行して機能の欠如を判断できます。
4. 加工精度異常故障の診断と対処例
A. 加工精度異常につながる機械的故障
障害現象: Frank システムを使用した SV-1000 立形マシニング センター 1 台。 コンロッド金型の加工中、突然Z軸送りに異常が発生し、1mm以上の切削誤差（Z方向のオーバーカット）が発生していることが判明しました。
故障診断：調査の結果、突発的に故障が発生していることが判明しました。 工作機械はジョグ モードにあり、データを手動で入力すると、すべての軸が正常に動作し、アラーム プロンプトも表示されずに基準点に戻ります。 電気制御部分のハードフォールトの可能性は排除されています。 次の点を 1 つずつ確認する必要があります。
工作機械の精度が異常なときに実行されている加工プログラムセグメント、特に工具長補正、校正、加工座標系の計算 (G54-G59) を確認します。
ジョグモードでZ軸を繰り返し動かし、その動作状態を視覚、触覚、聴覚で診断した結果、Z軸の動作音が異常であることが判明しました。特に高速でジョグを行うと、ノイズがより顕著になります。 。 このことから、機械的な側面に危険が隠れている可能性があります。
工作機械のZ軸精度を確認してください。 手回しパルス発生器を使用してZ軸を動かします（倍率を1に設定）×ギア100、つまり1ステップ変化するごとにモーターが0.1mm送り、その動きを観察します。 Z軸の寸法をダイヤルゲージで測定します。 前進運動の開始点として通常の一方向運動を維持した後、パルス発生器が変化するたびに、工作機械の Z 軸移動の実際の距離 d=d1=d{{10 }}d3=...=0.1mm は、モーターが正常に動作し、位置決め精度も良好であることを示します。 工作機械の実際の動作変位の変化は次の 4 段階に分けられます。
(1) Machine tool movement distance d1>d=0.1mm (1 より大きい傾き)。
(2) Manifested as d1=0.1mm>d2>d3 (1 未満の傾き)。
(3) 工作機械の機構は実際には動かず、最も標準的な逆すきまを示しました。
(4) 工作機械の移動距離がパルス発生器の設定値（傾き１）となり、工作機械の通常動作に戻ります。
逆すきまをどのように補正しても、(3)の段階での補正を除けば、他の段階、特に(1)の段階での変化が残ってしまうのが特徴であり、工作機械の加工精度に大きな影響を与えます。 補正プロセス中に、ギャップ補正が大きいほど、段階 (1) での移動距離が長くなることが判明しました。
上記の検査結果を分析すると、第一にモーターの異常、第二に機械的な故障、第三にネジに隙間があることが考えられます。 故障をさらに診断するには、モーターとネジを完全に取り外し、モーターと機械部品を個別に検査します。 検査の結果、モーターは正常に動作していることがわかりました。 機械部品の診断の結果、リードスクリューを手で回す際の初動に大きなズレがあることが判明しました。 通常の状況では、ベアリングの整然としたスムーズな動きを感じることができるはずです。
故障対応：分解検査の結果、ベアリングが損傷しており、ボールベアリングが脱落していることが判明しました。 交換後、工作機械は正常に戻りました。
B. 不適切な制御ロジックにより異常な加工精度が発生する
故障現象：上海の工作機械メーカー製マシニングセンタにはフランクシステムが搭載されています。 加工プロセス中に、工作機械の X 軸精度が異常であることが判明し、最小精度誤差は 0.008mm、最大精度誤差は 1.2mm でした。 故障診断: 検査中、工作機械は必要に応じて G54 ワーク座標系でセットアップされています。 手動データ入力モードでは、G54 座標系でプログラム、つまり「GOOG90G54X60. OY70. OF​​150; M30;」を実行します。 スタンバイベッド動作後、ディスプレイに表示される機械座標値は(X軸)「-1025.243」となります。 この値を記録します。 次に、手動モードで工作機械を他の位置に移動し、前のプログラム セグメントを手動データ入力モードで再度実行します。 工作機械が停止すると、工作機械の座標値は「-1024.891」と表示され、前回実行後の値と比べて0.352mm異なっていることがわかります。 同じ方法で、X 軸を別の位置に移動し、プログラムセグメントを繰り返し実行すると、モニターに表示される値がすべて異なります (不安定)。
ダイヤルゲージを使用してX軸を注意深く検査したところ、機械位置の実際の誤差は数値で表示される誤差と一致しており、誤動作の原因はX軸の過度の繰返し位置決め誤差であることがわかりました。 X軸の逆すきまと位置決め精度を確認し、誤差値を再度補正しても効果はありませんでした。 したがって、格子定規とシステム パラメーターに問題があると考えられます。 しかし、対応するアラーム メッセージが表示されずに、なぜこのような大きなエラーが発生したのでしょうか? さらに調べたところ、この軸は垂直になっており、X軸を離すと主軸ボックスが落下してエラーが発生することが判明しました。
障害処理: 工作機械の PLC ロジック制御プログラムが変更されました。つまり、X 軸が解放されると、最初に X 軸のロードが有効になり、次に X 軸が解放されます。 X軸をクランプする場合は、X軸をクランプしてからイネーブルを外してください。 調整後、工作機械の不具合は解消されました。
C. 工作機械の位置の問題による加工精度の異常
障害現象: 北京 KND-10M システムを搭載した杭州製の立型 CNC フライス盤。 ジョグまたは加工中にZ軸の異常が発見されました。
故障診断：検査の結果、Z軸が上下に不均一にノイズを伴って動き、一定の隙間があることが判明しました。 モーター起動時、ジョグモードでのZ軸上昇動作に不安定な異音と力分布の不均一があり、モーターの揺れがかなり激しいように感じます。 下に移動するとき、そのような明らかな揺れはありません。 加工中に顕著となる停止時のブレがありません。 分析の結果、不具合の原因は 3 つあると考えられます。1 つは、ネジの逆すきまが非常に大きいことです。 2 つ目は、Z 軸モーターの異常動作です。 3番目の問題は、プーリーが損傷し、力が不均一に分散されることです。 ただし、停止時の揺れや上下動の不均一性はなく、モーターの異常動作などの問題は考えられません。 したがって、まず機械部品を診断し、診断テストの過程で異常は検出されず、許容範囲内でした。 除外ルールを使用すると、残る問題はベルトだけになります。 ベルトを点検してみると、交換されたばかりであることが分かりました。 しかし、ベルトを注意深く検査すると、ベルトの内側にさまざまな程度の損傷があることが判明しました。これは明らかに不均一な力によって引き起こされたものでした。 その理由は何でしょうか? 診断の結果、モーターの配置に問題があり、クランプの角度と位置が非対称であり、力が不均一になることが判明しました。
障害の処理: モーターを再取り付けし、角度を調整し、距離 (モーターと Z 軸ベアリングの間) を測定し、ベルトの両側の長さが均等であることを確認するだけです。 これにより、Z軸の上下むらや異音、揺れが解消され、Z軸加工が正常に戻ります。
D. システムパラメータが最適化されておらず、モーターが異常に動作している
異常な加工精度を引き起こすシステムパラメータには、主に機械の送り単位、ゼロオフセット、逆すきまなどが含まれます。たとえば、Frank CNC システムにはメートル法とインチ法の 2 種類の送り単位があります。 工作機械の修理プロセスでは、現場での取り扱いがゼロ オフセットとクリアランスの変化に影響を与えることがよくあります。 障害が解決したら、適時に調整と変更を行う必要があります。 一方、重度の機械的磨耗や接続位置の緩みによってもパラメータの測定値が変化する可能性があり、工作機械の加工精度の要件を満たすためには対応する修正が必要になります。
障害現象: 北京 KND-10M システムを搭載した杭州製の立型 CNC フライス盤。 加工中にX軸の精度に異常があることが判明しました。
故障診断：検査の結果、X軸に一定のギャップがあり、モーター起動時に不安定な現象が発生していることが判明しました。 X 軸モーターを手で触ると、モーターがかなり強く引っ張られているように感じますが、停止すると、特にジョグ モードでは引っ張りはわかりません。 分析の結果、この不具合には 2 つの理由があることが示唆されています。1 つは、親ネジ間のバックラッシュが大きいことです。 2つ目は、X軸モーターの異常動作です。
障害処理: KND-10M システムのパラメータ機能を利用してモーターをデバッグします。 まず、既存のギャップを補正し、次にサーボシステムパラメータとパルス抑制機能パラメータを調整して、X 軸モータの振動を除去し、工作機械の加工精度を正常に戻します。