加工工件表面波紋問題分析

胡 輝 王亞玲 魏紅根

（①昌河飛機工業(yè)集團(tuán)公司機械動力部，江西景德鎮(zhèn) 333002②北京菲迪亞機電有限公司北京 100027）

加工工件表面波紋問題分析

胡 輝①王亞玲①魏紅根②

（①昌河飛機工業(yè)集團(tuán)公司機械動力部，江西景德鎮(zhèn) 333002②北京菲迪亞機電有限公司北京 100027）

引起加工工件表面加工出現(xiàn)波紋問題的因素很多，通過兩個實例，對造成加工工件表面波紋問題的原因予以簡要分析說明。

FIDIA 加工工件表面波紋 ERCI 加速度

加工工件的表面質(zhì)量直接體現(xiàn)了機床的加工性能，因為與加工工件表面質(zhì)量相關(guān)的因素很多，所以當(dāng)加工工件表面質(zhì)量出現(xiàn)問題時，只有盡快找到導(dǎo)致加工質(zhì)量出現(xiàn)問題的原因，才能快速有效地予以解決。本文以加工工件表面出現(xiàn)波紋的問題為例，通過實例進(jìn)行了簡要分析，以供參考。

例1：在配FIDIA C1控制系統(tǒng)的某國產(chǎn)VMC2180數(shù)控機床上加工齒輪時出現(xiàn)魚鱗狀波紋。

對于這種魚鱗狀波紋，通常我們會從以下幾個方面進(jìn)行分析：

（1）加工程序的編制是否有問題;

（2）加工所使用的刀具和工裝是否有問題;（3）系統(tǒng)參數(shù)是否需要調(diào)整;

（4）機床傳動部分是否有問題。

根據(jù)以上思路，逐一分析判斷如下：首先，該機床已運行一年半左右時間，以前加工同樣的齒輪未出現(xiàn)過波紋，因此可以排除加工程序編制和刀具選配的問題。其次，通過更換刀具并重新裝卡工件，避免因刀具磨損或工件裝卡不好導(dǎo)致加工過程中產(chǎn)生振動而影響工件表面加工質(zhì)量。但重新加工后工件表面依然存在魚鱗紋。之后，對LOOKAHEAD的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，降低加工時的速度，依然沒有效果。

最后，通過使用FIDIA動態(tài)特性測試軟件ERCI，得到圖1結(jié)果。從圖上可以看出，Y軸反向時的誤差較大并有輕微振動現(xiàn)象，根據(jù)加工試驗和動態(tài)特性測試結(jié)果，初步懷疑Y軸的機械部分存在問題。據(jù)此，首先對Y軸絲杠潤滑進(jìn)行檢測，防止因為絲杠潤滑不充分導(dǎo)致絲杠磨損，經(jīng)檢查潤滑單元工作正常，絲杠潤滑充分。然后對傳動皮帶進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)松動、磨損現(xiàn)象。通過以上檢測排除后，便將檢查重點放到Y(jié)軸絲杠上，通過激光干涉儀檢測發(fā)現(xiàn)Y軸的定位精度和重復(fù)定位精度都超出了出廠標(biāo)準(zhǔn)，并且無法通過系統(tǒng)補償?shù)姆绞秸{(diào)整，將機床改為半閉環(huán)后，打表檢測Y向的反向間隙為0.015 mm，已經(jīng)超出誤差允許范圍，通過以上測試結(jié)果，初步分析Y軸絲杠有問題，更換Y軸絲杠后，經(jīng)過激光干涉儀檢測，重新調(diào)整螺距誤差和反向間隙誤差補償值后，Y軸定位精度和重復(fù)定位精度都達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)，試切后加工工件表面質(zhì)量恢復(fù)正常，后經(jīng)絲杠廠家檢測，由于該絲杠本身的質(zhì)量問題，導(dǎo)致機床高速往復(fù)運動一段時間后絲杠損壞。

例2：在配有FIDIA C2控制系統(tǒng)的某國產(chǎn)數(shù)控機床上加工工件表面出現(xiàn)如圖2所示波紋。

分析該問題的基本思路和例1基本相同。該機床已經(jīng)運行了一年多，以前也未出現(xiàn)過加工波紋，據(jù)此可以排除刀具、加工程序和工裝等因素。通過對波紋和加工程序的仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，波紋出現(xiàn)在拐角處，也就是當(dāng)加工接近拐角，進(jìn)給速度降到接近于0（通過LOOKAHEAD控制的加工速度），然后通過拐角后開始加速的過程中產(chǎn)生的。如果加速度參數(shù)設(shè)定值較高，這種快速的速度變化對于各軸的跟隨特性要求很高。產(chǎn)生加工波紋現(xiàn)象通常是因為機床運行一段時間后動態(tài)特性發(fā)生變化，需要重新調(diào)整參數(shù)，或者傳動鏈環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，影響各軸的跟隨特性。

根據(jù)以上分析，首先逐步降低加速度參數(shù)，重新進(jìn)行試切，發(fā)現(xiàn)情況有所改善，但加速度參數(shù)降低到一定程度后，不僅拐角的波紋沒有完全消除，加工表面還出現(xiàn)了其它問題。以上實驗說明機床還存在其它因素導(dǎo)致拐角出現(xiàn)波紋。通過使用FIDIA系統(tǒng)提供的ERRE動態(tài)測試軟件（該軟件通過執(zhí)行兩軸直線插補來檢測不同軸的加、減速及跟隨特性，限于篇幅，在此不做詳細(xì)介紹）測試發(fā)現(xiàn)X軸在加減速過程中有滯后現(xiàn)象。通常出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因：一是參數(shù)匹配問題，但這一點已經(jīng)排除;二是機床傳動部分有問題。通過對X軸傳動部分的仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)X軸的傳動皮帶有磨損松弛的現(xiàn)象。更換皮帶后再適當(dāng)調(diào)整加速度參數(shù)，加工工件表面質(zhì)量恢復(fù)正常。經(jīng)過一個月的加工測試，未再出現(xiàn)同樣問題。

通過以上實例分析可以看出，對于加工工件表面出現(xiàn)的波紋，只要我們仔細(xì)分析，逐步排除，是可以予以解決的。同時在實際工作過程中，對于機床上的一些易損部件也要定期檢查，做到早發(fā)現(xiàn)早處理，這樣也能避免一些故障的產(chǎn)生。

（編輯 余 捷）

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Analysis for Workpiece Surface Ripple Problem

HU Hui①，WANG Yaling①，WEI Honggen②
（①Mechanical Power Departmen，Changhe Aircraft Industries Group，Jingdezhen 333002，CHN;②Beijing Fei Yadi Electrical Co.，Ltd.，Beijing 100027，CHN）

Many factors will cause the workpiece surface ripple，this article uses two examples to explain the causation in general.

FIDIA;Workpiece Surface Ripple;ERCI;Acceleration

2009―10―13）

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