數控機床造（zào）成加工精度異常故（gù）障的原因及診斷

一、加工精度異常故障的原因

五個主要原因:機床進給單元發生了變化或改變；機床各軸零點偏移異常；軸向反向間隙異常；電機運轉不正常，即電氣和控製部（bù）分不正常；機械故障，如（rú）螺杆、軸承、聯軸器等部件。此外，加工程序的編製、刀具的選擇（zé）以及人為因素也可能導致加工（gōng）精度異常。

二、數控機床故障診斷原理

1.先外後內數控機床是集機械（xiè）、液壓、電氣於一體的機床，所以它的故障會（huì）由三者來體現。維修人員首（shǒu）先要由外（wài）向內逐（zhú）一檢查，盡量（liàng）避免隨意啟封和拆卸，否則會使故障擴大，機床失去精度，性能下降（jiàng）。

2.機（jī）械優先於電氣。一般來說，機械故障（zhàng）比較容易發現，而數控係統故障的診斷比較困難。在排除故障之前，先注意排除機械故障，往往能達到事半功倍的效果。

3.移動前保持（chí）安靜。機床處於斷電靜止狀態時，通過了解、觀察、測試（shì）、分析，確認為非破壞性故障（zhàng）後，方可通電；在運行條件下，進行動態觀察、檢查和測試，以發現故障。對於破壞性故障，必須在通電前消除危險。

4.先簡單後複雜（zá）。當多種故障交織隱蔽，一時無（wú）從下手時（shí），先解決容易的問題（tí），再解決較難的問題。往往簡單的問題解決後，困難的（de）問題可能會變得更容易。

三、數控機床故障診斷（duàn）方法

1.直觀法:(看、聞、問、切)問——機床的故障現象和處理狀態；Look-CRT報警信息、報警指示燈、電容（róng）器等元件變形、冒煙、燒毀，保護器（qì）跳閘；聽——異常聲音；氣味-電器元件的燒（shāo）焦味和其他異味；觸摸-發熱（rè）、振動、接觸不良等（děng）。

2.參數檢查方（fāng）法:參數通常存儲在RAM中。有時，電池（chí）電壓不足、係統長時間不通電或外部幹擾會導致參數（shù）丟失或混亂。應（yīng）根據故障特征檢查和校對相關參數。

3.隔離方法:對於某些（xiē）故障，很（hěn）難區分是數控部分、伺服係統還是機械部分引起的。常用隔離法（fǎ）。

4.同類型切換方法是用功能相同的（de）備用板替換懷疑有故障的模板，或者互相交換功能相同（tóng）的模板或單元（yuán）。

5.功能程序測試法針（zhēn）對G、M、S、T函數的所有（yǒu）指令編寫一些小程序，在診斷故障時運行這些程序，從而判斷功能的（de）缺失。

四。加工（gōng）精度（dù）異常故障的診斷與處理實例

1.機械故（gù）障導致加工精度異常。

故障現象:一台SV-1000立式加工中心，采用Frank係統。連杆模（mó）具加工過程中，突然發現Z軸進給異常，導致切割誤差至少1mm(Z方向過切（qiē）)。

故障診斷:據調查（chá），故障發生（shēng）突然。機床點動時，在（zài）手動數據（jù）輸入模式下，各軸（zhóu）運行正常，參考點正常，無任何報警提示（shì），排除了電氣控製部分硬故障（zhàng）的可能。以下幾個方麵（miàn）要逐一檢查。

檢查機（jī）床精度異常時正（zhèng）在（zài）運行（háng）的加工程序段，特別是刀具長度補償，以及加工坐（zuò）標（biāo）係(G54-G59)的校對和計算。

在點動模式下，Z軸（zhóu）重（chóng）複移動。通過看、摸、聽，對運動狀態（tài）進行診斷，發現Z方向噪音異常，尤其是快速點動時，噪音更明顯。由此判（pàn）斷，機械可能存在隱患（huàn）。

檢查機床的z軸精（jīng）度。用手動脈衝發生器移動Z軸(將其倍率設為1×100檔，即（jí）電機每（měi）變（biàn）化一步進（jìn）給（gěi）0.1mm)，用百分表觀察Z軸的移動。單向運動後作為起點的正（zhèng）向運動保（bǎo）持正常，脈衝（chōng）器每（měi）走（zǒu）一步機（jī）床Z軸運動的實際（jì）距離d = d1 = d2 = d3 = … = 0.1mm變化，說明電機運行良好，定位精度也不錯。論機床實際運動位移的變化，可分為（wéi）四個階段:(1)機床運（yùn）動距離d1>d=0.1mm(斜（xié）率大（dà）於1)；(2) d1=0.1mm>d2>d3(斜率小於1)；(3)機床機構實際（jì）不動（dòng），顯示最標準的反向間隙；(4)機床的運動距（jù）離等於脈衝器的預設值(斜（xié）率等（děng）於1)，機床可（kě）以恢複正（zhèng）常運動。無（wú）論（lùn）如何補償反向（xiàng）間隙，其特點是:除(3)階段補償外（wài），其他變化依然存在，尤其是(1)階段嚴重影響機床的加工精度。發現間隙補償越大，工作（zuò）台移（yí）動的距（jù）離(1)越大。

根據以（yǐ）上分析檢查，可（kě）能有以下（xià）幾種（zhǒng）原因:一是電機異常；第二，有機械故障；第三，螺絲有縫隙。為了進一步診斷故障，將電機和絲杠完全斷開，分別檢查電機和機械部分。檢查電機運轉是否正常；在對（duì）機械部分的診斷中，發現用手轉動螺杆時，在回程運動開始時（shí）有很大的空感。一般情況下，你應該能感覺到軸承的有序平穩運動。

故障排除（chú）:經拆（chāi）卸檢查，發現軸承確實（shí）損壞（huài），部分滾珠（zhū）脫落。更換後（hòu）機床恢複正常。

2.控（kòng）製邏輯不當導致加工精度異常。

故障現象:上海機床廠生產的（de）一台（tái）加工中心，係統弗蘭克。加工過程中發（fā）現機床X軸精度異常，最小精度誤差0.008mm，最大精度誤（wù）差1.2mm故障診斷:檢查（chá）時機床已按要求（qiú）設定（dìng）了G54工件坐標係。在手動數據輸入模式下，在G54坐標係下運行一個程序，即“GOOG90G54X60。OY70 . OF150；M30”機床運（yùn）行時，顯示（shì）器上（shàng）顯示的機械坐（zuò）標值為(X軸)”-1025.243”，並記錄下該值。然後，在（zài）手動模（mó）式下，將機床移動到任何其他位置，並在手動數據輸入模式下再次（cì）運行先前的程序段。機床停止後，發現機床坐標值顯示為“-1024.891”，與上次（cì）執行後（hòu）的值相差0.352mm。按照同樣的（de）方法，將（jiāng）X軸點動移動到不同的位置，重複執行這個程序段，但是顯示器上顯示的數值不一樣(不穩定)。用百分表仔細檢查X軸，發現機械位置的實際（jì）誤差（chà）與數字顯示的誤（wù）差基本一致，因此認為故障是由於X軸重複定（dìng）位誤差過大引起的。檢查X軸的反（fǎn）向間隙和定位精度，並重新補償其誤差值，但結果不會有任何影響。所以懷疑光柵尺和係統（tǒng）參數有問題。但是，為什麽會（huì）出現這麽大的誤差，卻沒有相應的報警信息？進（jìn）一步檢查發現，這個軸是垂直的，鬆開X軸，主軸（zhóu）箱就掉下來了，導致了誤差。

故障排除:修改機床PLC邏輯控製程序（xù），即X軸釋放時，先使能（néng）加載X軸，再釋放X軸；夾緊X軸時，先夾緊X軸，然後取消（xiāo）啟（qǐ）用。經過（guò）調整，機床故障得以解決（jué）。

3.機床位置問題導致加工精度異常。

故障:杭州產立式（shì）數控銑床，配北京KND-10M係統。點動或加工過程（chéng）中，發現Z軸異常。

故障診（zhěn）斷:檢查（chá）發現Z軸（zhóu）上下移動不（bú）均勻，有噪音，有一定間隙。電機啟動時，點動模式下Z軸（zhóu）運動有不穩（wěn）定噪（zào）音，受力不均勻，感覺電機抖動厲害；向下移動時，沒有（yǒu）那麽明顯的抖動；停的時候不抖，在加工過程中很（hěn）明（míng）顯。據分析，故障原因有三:一（yī）是螺杆反向間隙很大（dà）；二是Z軸電機工作異常；第三，滑輪損（sǔn）壞到（dào）受力不均。但有一（yī）個（gè）問題需要（yào）注意:停止時沒有（yǒu）抖動和（hé）上下運動不均勻的現象，所以可以排除電機工作不正常的問題。所（suǒ）以（yǐ）先診斷了機（jī）械部分，在診（zhěn）斷測試中沒有發現異常，在公差範（fàn）圍（wéi）內。利用排除法（fǎ）則，剩下的隻是帶的問題。測（cè）試皮帶時，發現這條皮帶剛換不久。但仔細測試皮帶時發現，皮帶內（nèi）側有不同程度的損壞，很（hěn）明顯是受力（lì）不均造成的。是什麽原（yuán）因造成的？在（zài）診（zhěn）斷中發現電機擺（bǎi）放有問題，即（jí）夾緊角度和位置不對稱造成受力不均（jun1）。

故障排除:隻需重新安裝電機，對準角度，測量距離(電機與Z軸之間的（de）軸承)，使皮帶兩（liǎng）側均勻(長度（dù）)。這樣（yàng）就消除（chú）了Z軸上下移動不（bú）均勻（yún），噪音和抖動，Z軸（zhóu）的加工（gōng）恢複正（zhèng）常。

4.係統參數未優化，電機運行異常。

引起加工精度異常（cháng）的係統參數主要有機床進給單元、零點偏置、反向間隙等。比如弗（fú）蘭克數控係統（tǒng），它的（de）進給單位是公製（zhì）和（hé）英製。機床修理過程中，局部處理（lǐ）往往影響零點偏置和間隙的變化，故障處理後應及時（shí）調整修改；另一方麵，由（yóu）於機械磨損嚴重或（huò）接頭（tóu）鬆動，參數的測量值也可能（néng）發生變（biàn）化，因（yīn）此需要對參數（shù）進行相應的修改，以滿足機床（chuáng）加工精度的要求。

故障:杭州產立式數（shù）控（kòng）銑床，配北京KND-10M係統。在（zài）加工過程中，發現X軸精度異常（cháng）。

故障診斷:發現X軸有（yǒu）一定間隙，啟（qǐ）動時電機不穩（wěn）定。用手摸X軸電機時，感覺電機拉得比較用力，但是停下來（lái）的時候（hòu）不明顯，特別是慢跑（pǎo）的時候。據分析，故（gù）障原因有兩個:一是螺杆的側（cè）隙很大；二是X軸（zhóu）電機工作異常。

故（gù）障排除:利用KND-10M係統的參（cān）數功能（néng）調試電機。首先對存在的間隙進行補（bǔ）償，然後（hòu）調整伺服係統參數和脈衝抑製函數參（cān）數。X軸電機抖（dǒu）動消除，機床加（jiā）工（gōng）精度恢複正（zhèng）常（cháng）。