數控機床造成加工（gōng）精度異（yì）常故障（zhàng）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（gǎi）變；機床各軸零點偏移異（yì）常；軸向（xiàng）反向間隙異常；電機運轉不正常，即電氣和控製部分不正常；機械故障，如螺杆、軸承、聯軸器等部件。此外，加工程（chéng）序（xù）的編製、刀具的選擇以及人為因素也可能導（dǎo）致加工精度異常。

二、數（shù）控機（jī）床故障診斷原理（lǐ）

1.先外（wài）後內數控機床是集機械、液壓（yā）、電氣於一體的（de）機（jī）床，所以它的故障會由三者來體現（xiàn）。維修人（rén）員首先要由外向內（nèi）逐一（yī）檢查，盡量避免（miǎn）隨意啟（qǐ）封（fēng）和拆卸，否則會使故障擴大，機床失去精度，性能下降（jiàng）。

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

3.移動前保持安靜。機床處（chù）於斷電靜止狀態時（shí），通過了解、觀察、測試、分析，確認為非破壞性故障後，方（fāng）可通電；在運行條件下，進行動態觀察、檢查和（hé）測試（shì），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（shí）無從（cóng）下手時，先（xiān）解（jiě）決容易的問題，再（zài）解決（jué）較難的（de）問題。往往簡單的問題解決後，困難的問題可能會變得更容（róng）易。

三、數（shù）控機床故障診（zhěn）斷方法

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

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

3.隔離方法:對於某（mǒu）些故障（zhàng），很難區分是數控部分、伺服係統還（hái）是機械部分引起的。常用隔離法。

4.同（tóng）類型切換方法是用功能相同的備用板替換懷疑有故（gù）障（zhàng）的模板，或者互相交換功能相（xiàng）同的模（mó）板或單元。

5.功能程序測試（shì）法針（zhēn）對G、M、S、T函數的（de）所有指令編寫一些小程序，在（zài）診斷故障時運行這些程序，從（cóng）而判斷功（gōng）能的缺失（shī）。

四。加工精度異常（cháng）故障的診斷與處理實（shí）例

1.機械故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。連杆模具加工過程中，突然發現Z軸進給異常，導致切割誤差至少（shǎo）1mm(Z方向過切)。

故障診（zhěn）斷:據調查，故障發生突然。機床點（diǎn）動時，在手動數據（jù）輸入模式下，各軸運行正常，參考（kǎo）點正常，無任何報警（jǐng）提示，排除了電氣控製部分硬故障的可能。以下幾個方麵要逐一檢查。

檢查機床精度異常時正在運行的加工程序段，特別是刀具長度補償，以及加工坐標係(G54-G59)的校對和計算。

在點動模（mó）式下，Z軸重複移動。通過看（kàn）、摸、聽，對運動狀態進行診斷（duàn），發現Z方向噪音異常，尤其是快（kuài）速（sù）點（diǎn）動時，噪音更明顯。由此（cǐ）判斷，機械可（kě）能存在隱患。

檢查機床的z軸精度。用（yòng）手動脈衝發生器移動Z軸(將其倍率設為1×100檔，即電（diàn）機（jī）每變（biàn）化一步進給0.1mm)，用百分表觀察Z軸的移動。單向運動後作為起點的正向運動保持正常，脈衝器（qì）每（měi）走一步機床Z軸運動的（de）實際距離d = d1 = d2 = d3 = … = 0.1mm變化，說明（míng）電機運行良好，定位精度也不錯。論機床（chuáng）實際運動位移（yí）的（de）變化，可分為四（sì）個階段:(1)機床運動距（jù）離d1>d=0.1mm(斜（xié）率（lǜ）大於1)；(2) d1=0.1mm>d2>d3(斜率小於1)；(3)機（jī）床機構實際不動，顯示最標準的反向間隙；(4)機床的運動距離等於脈（mò）衝器的預設值(斜率等於1)，機床可以（yǐ）恢複正（zhèng）常運動。無論如何補償反向間隙，其特點是:除(3)階段補償外，其他變化依然存在（zài），尤其是(1)階（jiē）段（duàn）嚴重影響機床（chuáng）的加工精度。發（fā）現間隙補償越大，工作台移動的距離(1)越大（dà）。

根據以上（shàng）分（fèn）析檢（jiǎn）查，可能有以（yǐ）下幾（jǐ）種原因:一是電機異常；第二，有機（jī）械故障；第三，螺絲有縫隙。為了進一（yī）步診（zhěn）斷故障，將電機和絲杠完（wán）全斷開，分別檢（jiǎn）查電機和機械部分。檢查電機運轉是否正常；在（zài）對機械部（bù）分的診斷中，發現用手轉動螺杆時（shí），在回程運動開（kāi）始（shǐ）時有很大的空感。一般情況下，你應該能（néng）感覺到軸承的有序平（píng）穩運動。

故障排除:經拆卸（xiè）檢查，發現軸承確實損壞，部分滾珠脫落。更（gèng）換（huàn）後機床恢複正（zhèng）常。

2.控製（zhì）邏輯不當導致加工精度異常。

故障現象:上海（hǎi）機床廠生產的一台加（jiā）工（gōng）中心，係統弗蘭克。加工過程中發現機床（chuáng）X軸精度異常，最小精度誤差0.008mm，最大精度誤差1.2mm故障診斷（duàn）:檢（jiǎn）查時機床已按要求設定了G54工件坐標（biāo）係。在手動數（shù）據輸入模式下，在G54坐標係下運行一個程（chéng）序，即“GOOG90G54X60。OY70 . OF150；M30”機床運行時，顯示器上顯示的機械坐標值為(X軸)”-1025.243”，並記錄下該值。然後，在手動模式下，將機床移動到任何其他位置，並在手動數據輸入（rù）模式下再次運行先前的程序段。機床（chuáng）停（tíng）止後，發現機床坐（zuò）標值顯示（shì）為“-1024.891”，與上次執（zhí）行後的值相差0.352mm。按照同樣的方法，將X軸點動移動到不同的位置，重複（fù）執行（háng）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誤（wù）差與數字顯示的誤差基本（běn）一致，因此認為故障是由於X軸（zhóu）重複定位誤差過大引起的。檢查X軸的反向間隙和定位精度，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（chǐ）和係統參數有（yǒu）問題。但是，為什麽（me）會出現這（zhè）麽大的誤（wù）差，卻沒有相應（yīng）的（de）報警信息？進一步（bù）檢查發現，這個軸是垂直的，鬆（sōng）開X軸（zhóu），主軸箱就（jiù）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，先使能加載X軸，再釋放X軸（zhóu）；夾緊（jǐn）X軸（zhóu）時，先夾緊X軸，然後取消啟用。經過（guò）調整，機床故障得以（yǐ）解決。

3.機床位置問題導致加工精度異常。

故（gù）障:杭州產立式數控銑床，配北京KND-10M係統。點動或加（jiā）工過程中，發現Z軸異常。

故障診斷:檢查發現（xiàn）Z軸上下移動不均勻，有噪音，有一定間隙。電機（jī）啟動時，點（diǎn）動模式下Z軸運動有不穩定噪音，受力不均（jun1）勻，感覺（jiào）電機抖（dǒu）動厲害；向下移動時，沒有那麽明顯的抖動；停（tíng）的時（shí）候不抖，在加工過程（chéng）中很明顯。據分析，故障原因有三:一是螺杆反向（xiàng）間隙很大；二是Z軸電機工作異常（cháng）；第三（sān），滑（huá）輪損壞到受力不均。但有（yǒu）一個問題需要注（zhù）意:停止時沒有抖動和上下運動不均勻的現象，所以（yǐ）可以排除（chú）電機工作（zuò）不正常的問題。所以先診斷了機械部（bù）分，在診斷測試中沒有發現異常，在公差範圍內。利用排除（chú）法則（zé），剩下的隻是帶的問題。測試皮帶（dài）時，發現這條皮（pí）帶剛換不（bú）久。但仔細測試皮帶時發現，皮帶內側有不同（tóng）程度的損壞，很明顯是受力不均造成的。是什麽（me）原因造成的？在診斷中發現電機擺放有（yǒu）問題，即夾緊（jǐn）角度和位置不對稱（chēng）造成受力不均。

故障排除:隻需重（chóng）新安（ān）裝電機，對準角度，測量距離(電機與Z軸之間的軸承)，使皮帶兩側均勻(長度)。這（zhè）樣就消（xiāo）除了Z軸上下移動不均勻，噪音和抖動，Z軸的加工恢複正常（cháng）。

4.係統參數未優化，電機運行異常（cháng）。

引起加工精度異常的係（xì）統參（cān）數主要有機床進給單元、零點偏置、反向間隙等。比如弗蘭克（kè）數控係統，它的進給單位是公（gōng）製和英製（zhì）。機床（chuáng）修理過程中，局部處理往往（wǎng）影響零點偏置和間隙的變化，故障處理後應及（jí）時調整修改；另一方麵，由於機械磨（mó）損嚴重（chóng）或接頭鬆動，參數的測量值也可能發生變化，因此需要對（duì）參（cān）數進行相應（yīng）的修改，以滿足機床（chuáng）加工（gōng）精度的要求。

故障:杭州產立式數控銑床，配北京KND-10M係統。在加工過程中，發現X軸精度異常。

故障診斷:發現X軸有一定間隙，啟動時（shí）電機不（bú）穩定。用手摸（mō）X軸電機時（shí），感覺電機拉得比較用力，但是停下來的時候不明顯（xiǎn），特（tè）別（bié）是慢跑的時候。據分析，故障（zhàng）原因有（yǒu）兩個:一是螺杆（gǎn）的側隙很大；二（èr）是X軸電機工作異常。

故障排除:利用KND-10M係統的參數功能調試電（diàn）機。首先對存在的間隙進行補償，然後調整伺服係統參數和脈衝抑製函（hán）數參（cān）數。X軸電機抖動消除，機床加工精度恢複正常。