磨削技术

数控外圆磨床加工过程中,工件内孔尺寸逐步增大的处理方式

发布时间:2023/1/1
  故障磨床:西班牙数控外圆磨床系统,采用GE发那科210系统。
  磨床故障现象:该磨床在自动加工过程中,零件内孔直径尺寸不稳定,内孔尺寸逐步增大。
  磨床故障检查与分析:故障产生的原因:
  (1)机械间隙大,造成零件加工时尺寸变化。
  (2)机械润滑不良或机械有卡阻现象。
  (3)机械丝杠损坏。
  (4)反馈或连接电缆不良。
  (5)磨床参数设定不当。
  (6)系统软件不良。
  磨床故障检查如下:
  (1)检查机械运动是否过紧,发现没有问题。
  (2)用千分表检查机械反向间隙,结果最大点为0.02mm,同时反向间隙补偿参数1851为“O”,说明没有进行补偿,该结果显示机械反向间隙稍大,但累计误差不会这么大。
  (3)检查磨床反馈电缆及连接插头没有异常现象。
  (4)检查磨床参数设定,没有发现问题。
  (5)对磨床进行伺服轴初始化,故障没有排除。
  经试验发现更新砂轮后,实际测量一批工件,测得的数据显示,前80个工件,每件大约有0.003mm的实际误差并在逐步减少,当加工到100件以后尺寸基本变为稳定状态。
  磨床故障处理:该磨床采用两轴控制,在每加工一件零件前对砂轮都需要进行一次修整,砂轮修整器和工件在磨床x轴的两侧,如图9—14所示。
  修整时系统执行砂轮修整宏循环程序,将x轴移动到机械坐标+X490后,z轴开始工进对砂轮进行修整,每次修整量为0.02mm。修整结束后由系统自动将修整量0.02mm加入到磨床绝对坐标系中。当修整循环结束后,系统调用自动循环加工程序,将砂轮移动到机械坐标+X10对工件进行正常加工。
  由于该磨床在加工到100件以后尺寸基本变为稳定状态,说明磨床系统软件及刀具磨耗补偿等没有问题。而且对磨床进行了伺服轴初始化和参数的检查,说明磨床参数及伺服故障也基本排除。在检查机械反向间隙时,结果最大点为0.02mm,同时反向间隙补偿参数1851为“0”,此时机械反向间隙稍大,虽然不至于造成这么大的累计误差,但磨床定位精度会有一定的变化。由于没有激光干涉仪、步距规等检测仪器,但可以利用简单的方法对磨床进行检测,如图15所示。
  图15利用千分表进行测量
   
  采用千分表对磨床移动进行分段测量,将X轴移动到机械坐标+X490位置,将磁力表座安放到磨床固定位置上,表头垂直测量x轴的移动量,由于千分表的测量范围有限,因此需要进行分段测量,每次移动0.1 mm。需将测量结果进行记录并进行超过5次的测量,同时将结果取平均值。然后将X轴移动到机械坐标+XIO位置进行同样的测量并记录。在修整器位置测量的数据见表3。
  表3 在修整器位置测量的数据

测量点

机械坐标

移动距离/nun

测量点

机械坐标

移动距离/mm

l

4810

O.084

ll

489

O.085

2

489.9

0.086

12

488.9

O.086

3

489.8

0.085

13

488.8

O.098

4

489.7

O.084

14

488.7

0.090

5

489.6

0.085

15

488.6

0.091

6

489.5

0.083

16

488.5

0.095

7

489.4

0.085

17

488.4

O.098

8

489.3

0.086

18

488.3

0.098

9

489.2

0.084

19

488.2

0.098

10

489.1

O.O83

20

488.1

0.098

  由测得的数据经计算在修整位置每移动0.Imm时实际的移动距离也应该在0.1mm左右,但在实际测量后其结果有大约0.011mm的误差,在此处共测量了20段距离,经计算系统指令移动距离为0.1×20mm.--2mm。
  在修整器位置的移动距离为:  
(0.084+0.086+O.085+0.084+0.085+0.083+0.085+0.086+0.084+0.086+0.085+0.086+0.090+0.086+0.091+0.095+0.098+0.098+0.099)mm=1.777mm
  在工件位置测量的数据见表4
  表4在工件位置测量的数据

测量点

机械坐标

移动距离/nun

测量点

机械坐标

移动距离/mm

1

10

0.102

11

11

O.099

2

10.1

O.101

12

11.1

0.101

3

10.2

O.099

13

11.2

0.095

4

10.3

0.103

14

11.3

0.096

5

10.4

0.101

15

11.4

0.101

6

10.5

0.095

16

11.5

O.095

7

lO.6

0.099

17

11.6

O.099

8

10.7

0.097

18

11.7

0.097

9

10.8

0.102

19

11.8

0.102

10

10.9

O.104

20

11.9

0.101

  由测得的数据可知,在工件位置每移动0.1mm时实际的移动距离误差0.0006mm,在此处共测量了20段距离,经计算在工件位置的移动距离为: (0.102+0.101+O.099+0.103+0.101+0.095+0.099+0.097+0.102+0.104+0.099+0.101+0.095+0.096+0.101+0.095+0.099+0.097+0.102+0.101)min=1.989mm
  根据上面的计算说明当系统给出2mm的移动距离时,实际的移动距离误差为0.0006mm,由于测量中存在误差,所以该误差可以忽略。而在修整位置磨床实际只移动了1.777mm。这样在修整过程中砂轮将要少修整一定的量,也就是修整后的砂轮直径将要比程序中预计值大。因此在加工过程中当磨床对砂轮修整后,由于修整设定值为0.02mm,所以在修整时平均少修整了0.0022mm的量,当修整后的磨床砂轮进行内孔加工时,工件内孔直径会平均加大0.0022mm的量。
  根据以上的判断,该丝杠在修整器位置由于碰撞有变形情况。对该磨床可以采取的维修方法如下:
  (1)采用丝杠螺距补偿。
  (2)可以将修整器加长,使变形部分不在磨床修整段内。
  由于丝杠已经变形,磨床定位精度已经有偏差,因此采用以上两种方式都不适合,所以采取了更换丝杠的方法进行修复。
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