一台故障数控机床如何“起死回生”？

导读： 为确保零件质量稳定、减少材料浪费并提高效率，保持五轴机床的性能和产量成为公司生产线工程师的主要职责之一，定期进行数控机床检测和校准检查便显得至关重要。

如果不进行定期检查和维护，数控机床会随着时间的推移逐渐失去定位精度并引入误差。

现代飞机的机身组件制造对精度和品质一致性有着严格的要求。机身组件的预期寿命必须与飞机的预期寿命相匹配，因此在金属和复合材料的加工过程中，确保生产质量和可靠性至关重要。

全球防务、航空和安全公司BAE Systems为欧洲台风战机生产多种关键的机身组件。自2003年服役以来，欧洲台风战机这款高机动性战机已列入了世界多个国家的空军序列。

在英国萨默斯伯里机场先进的制造工厂，BAE Systems 80多台数控机床正在高速运转，生产着多种高价值机身组件。

为确保零件质量稳定、减少材料浪费并提高效率，保持五轴机床的性能和产量成为公司生产线工程师的主要职责之一，定期进行数控机床检测和校准检查便显得至关重要。早期BAESystems便使用了雷尼绍的第一代QC10球杆仪机床诊断系统。此后，开始启用第二代无线球杆仪系统。

QC20-W球杆仪系统

如果数控机床的定位性能达到理想状态，那么在任意两直线轴联动中，圆弧插补都会与设定的圆形轨迹完全吻合。QC20-W无线球杆仪可提供比较实际轨迹和设定轨迹的方法，以此确定是否存在误差。

挑战

即使是最好的数控机床，如果不维护，定位精度也可能会逐渐下降，从而产生加工误差。组件磨损、碰撞造成的损坏、安装错误，甚至是基座振动和环境温度的变化都可能对精度造成不利影响。

BAE Systems的制造工程师曾发现在众多的机床中，有一台机床的加工精度正在缓慢下降，车间操作人员渐渐对其性能失去了信心。由于越来越难以生产出达标的零件，问题机床逐渐被闲置。

解决方案

为了协助定期进行数控机床的性能诊断，BAE Systems以前使用雷尼绍的QC10球杆仪系统来识别特定的机床性能误差。

现在开始使用QC20-W无线球杆仪，还启动了一项涵盖整个工厂的预防性维护计划，对数控机床进行定期检查。

通过解析所有机床的QC20-W诊断数据趋势，BAE Systems制定了一套可靠的误差范围基准，以此对所有机床的性能进行快速检查。

BAE Systems现能够更深入地研究那台已退出生产序列的问题机床。其使用球杆仪观察到了一个200μm的XY圆度误差。用球杆仪诊断软件，确定机床的主要故障模式为伺服不匹配造成的，随后占第二位的误差源为较大的反向间隙误差。通过优化X轴驱动参数纠正了伺服不匹配问题。使用球杆仪再次进行检查，以量化调整后获得的改进。

然而再次检查的结果显示，即使伺服不匹配已被消除，机床仍存在严重误差。下来又使用球杆仪和传统量规进行了检查和测量，发现误差是由于X轴的滚珠丝杆磨损造成。翻新滚珠丝杠并重设反向间隙补偿值后，机床这次达到了30μm的XY圆度要求，重新加入了生产序列。

BAE Systems专业制造工程师Jim Walsh评论道：“球杆仪检测成为机床状态检查不可或缺的一部分，不仅有助于确保零件质量稳定一致，对于曾被认为是已无法胜任工作的机床，球杆仪还可令其重新焕发活力。”

结果

过去，漫长且代价昂贵的机床检查和维修工作将导致出现大量的机床停机时间，令企业难以承受；而现在，BAE Systems的机床误差诊断几乎瞬间便可完成，这使得停机时间大幅减少。

借助于雷尼绍球杆仪的诊断，一台故障数控机床重新焕发活力，车间生产效率和质量合规方面也取得了重大进展，这令BAESystems受益颇多。