關于數控機床精度異常故障的處理探究

于福來

摘 要：隨著社會的發展，科技的進步，我國工業產業的自動化水平不斷提高，數控機床的應用越來越廣泛。數控機床具有高效率、精加工、穩定性強等特點，與傳統機床相比，具有明顯的加工優勢。然而，在實際生產過程中，數控機床精度異常故障時有發生，對正常的生產管理造成了嚴重困擾。

關鍵詞：數控機床；精度異常；故障處理

中圖分類號：TG502.13 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0040-02

1 概述

加工精度異常是數控機床較為常見的故障，該故障的成因眾多、隱蔽性強，不易進行診斷排障。下面將從機械、電氣以及加工這三個方面入手，對加工精度異常的起因進行具體分析。

1.1 機械方面

機械傳動裝置出現故障，例如軸承、聯軸器等損壞；軸承預緊力失當，預留的導軌間隙不合理；因主結構件磨損而降低了加工的運動精度；機床熱變形導致的精度故障等等。

1.2 電氣方面

進給單位發生變化，數控機床的零點偏置出現故障；系統位置環或者速度環失常；反向間隙、伺服增益等技術參數的設置不妥當；電氣控制系統的伺服驅動裝置故障；接地不規范，未采用相關屏蔽措施。

1.3 加工方面

加工工藝存在問題，如刀具種類、工裝方式選擇不合理等；數控程序失誤，加工路線、零點定位不正確；加工參數設置不合理，加工余量、進給速度不準確；刀具磨損，坐標點計算異常；刀具補償數值錯誤等。

2 故障診斷原則

2.1 先外部，后內部

對數控機床精度異常進行故障診斷時，應該按照“先外部，后內部”的順序仔細排查，同時，要盡可能保持機床原樣，減少拆卸范圍，否則，在故障診斷清晰之前，盲目動手，很可能會擴大故障影響，使廢件數量進一步增加，降低數控機床的工作效率。

2.2 先機械，后電氣

總體來說，機械故障的排查過程比電氣故障要簡單一些，所以，維修人員一般都會先進行機械故障的診斷和處置，然后再進行電氣故障排除，這樣一來，可以有效提高檢修效率。

2.3 靜動相宜

檢修數控機床前，必須要先切斷電源，在機床完全靜止的條件下，才可以近距離對其進行故障診斷分析。如若是非破壞性故障，則可以恢復供電，啟動機床，進行相關的檢驗與測試，進而排除或者確定故障的具體位置。如若是破壞性故障，則需先采取相應的措施，在保證人員、設備安全的基礎之上，才可以恢復供電，使設備正常運行。

2.4 先簡單，后復雜

當遇到棘手的故障，比如說多種故障重合，診斷難度相當大的時候，應該采用先簡單、后復雜的方式，循序漸進地排除或確定故障位置，有效防止機床故障的進一步擴展。

3 故障檢測方法

3.1 直觀法

直觀法主要包括以下內容：了解故障的具體情況，檢測加工件缺陷；檢測報警功能是否有效，指示燈、電容器等部件有無損壞；試運行機床，檢查是否有不正常的響動；檢測機械構件是否有發熱、抖動等現象。

3.2 參數檢查法

參數出現異常一般都是由電池電量不足或者外部信號干擾等造成的。遇到該類故障，應該仔細分析故障類型以及故障特征，有效檢測相關參數，及時校對。

3.3 同類對調法

同類對調法即直接將功能相同的兩個元件互換位置或者是用功能相同的元件替換可能異常的元件，進而診斷故障起因。

3.4 功能程序測試法

將準備功能（G）、輔助功能（M）、進給速度（F）、主軸功能（S）、刀具功能（T）的所有指令編寫數控程序，通過這些程序診斷機床功能異常。

4 精度異常故障實例分析

4.1 機床熱變形導致的精度異常

產于德國DMG的MH800C數控機床，在運行一段時間之后，所加工零件的尺寸就會發生變化，除此之外，沒有其他異常情況。

通過初步分析，認為有三種情況可能會導致該故障：其一，由機械磨損，聯接件松動而導致的精度異常。通過對各軸反向是否存在間隙和皮帶傳動裝置進行檢測，發現間隙確實存在，而傳動連接并沒有松動。遇到這種情況，應該將反向間隙補償到各個坐標軸中，然后運行機床，發現問題沒有得到明顯改善，這說明此故障與反向間隙關系不大。其二，有可能是因為外界信號對驅動系統造成干擾而導致的異常故障。通過檢查發現，各控制電路的接地情況良好、屏蔽措施也是有效的，因而可以判定該故障與電氣控制也沒什么聯系。其三，就是加工過程中，隨著溫度的升高，機床發生了變形。對數控機床的地腳進行檢查，未發現異常；啟動機床，每隔半個小時檢測一下同一位置的坐標數值，通過反復試驗發現，隨著主軸溫度不斷升高，檢測值會隨之增加，而當溫度降下來之后，檢測值也慢慢回到初始狀態，這足可以說明該故障是由溫度變化直接導致的。維修人員需要仔細研究坐標值和溫度之間的關系，探尋二者之間的變化規律，并將補償值輸入到計算機程序中，系統自動對間隙進行補償，恢復數控機床的加工精度。

4.2 機械傳動部件故障導致的加工精度異常

臥式加工中心，產地寧江，型號THM6350，數控系統選用FAGOR8055。在洗削殼體時，Z軸進給突然出現異常，導致超過1mm的過切誤差。該故障屬于偶然事件，在點動以及MDI操作模式下，數控機床的各軸進給量和回參考點均正常，設備無報警。

初步判定該故障應該與電氣控制無關，通過檢測分析，認為該故障可能由以下三個原因導致的：第一，電機故障；第二，機械故障；第三，存在間隙。完全分離電機和絲杠，并進一步逐項進行排查。發現電機無異常，說明該故障并非電機故障導致的。進行機械檢查，人為盤動絲杠，會在運動初始感到十分明顯的空缺感，與常規下的軸承移動大不相同。所以，故障在機械方面的幾率比較大。通過拆卸檢查發現，軸承磨損嚴重，滾珠已經有脫落現象。更換軸承之后，數控機床恢復正常工作。

4.3 電氣參數更改導致的精度異常

數控立式加工中心，型號V600C，產于大河機床廠，數控系統為FANUC0-M，在實際運行過程中，數控機床的X軸出現精度異常故障，經初步檢查，發現X軸有間隙，并且電機啟動時會有比較嚴重的振動，尤其是在JOG方式下更為顯著。

通過檢測，認為導致故障的原因可能有兩種：其一，機械反向間隙太大；其二，X軸電機故障。在補償反向間隙之后，故障并沒消失，這說明第一種可能性被排除。那么，再采用FANUC系統調試X軸電機，在對伺服增益參數、脈沖功能參數做出調整之后，X軸電機不再抖動，數控機床的高精密性得以恢復。

4.4 系統參數發生變化或改動

一臺數控儀表車床CS-GT，產于美國的哈挺公司，因加工英制螺紋，進給單位變為英制，而加工完成之后操作人員未及時調整回公制，導致后續加工出現精度異常。

系統參數涉及到機床的進給單位、零點偏置、反向間隙等，進行故障診斷或者日常維修時都可能對系統參數造成影響，進而降低數控機床的加工精度。所以，相關人員要對此多加注意，避免類似事件的發生。另外，機械嚴重磨損、連接松動等也可能會改變參數值，需要對參數進行相應調整，從而恢復數控機床的加工精度。

5 其他注意事項

（1）對于數控機床的質量要嚴格把關。（2）建立健全設備維護保養制度。（3）提高相關人員的技術水平。

6 結語

總而言之，數控機床精度異常故障的起因比較復雜，排障工作相對來說具有一定難度。維修人員可以從機械、電氣以及加工這三個方面入手，檢測分析故障原因。當診斷困難，無法確定故障起因時，盡量不要大范圍拆卸，避免進一步擴大故障影響。同時，車間管理部門要對生產計劃進行統籌安排，合理規劃使用機床，并定期對其進行維護保養。

參考文獻

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