數控機床加工精度故障及維修處理研究

孫學濤

（陜西省電子信息學校，陜西 西安 710024）

數控機床是具有很高性能的結合機械與電器一體的一個高效產品。它的特點是可以有效的減少作業人員的工作強度，這一產品目前在機械行業廣受歡迎。因為作為機械方面的產品，它的精確性很高并且質量性能很好，其工作效率也很高。因為這個產品它包含著高低壓電，所以如果說有一部分出現問題導致產品有了事故問題，所有的機器都會停止運行，會導致很嚴重的事故問題。導致其產生故障的原因有很多種，比如機械方面的問題，數據系統方面的問題以及配件器件方面的故障問題都是導致其產生故障的直接原因。加工故障的原因多種多樣并且其聯系性能很好，出現同一個事故的問題有很多種不一樣的原因，就算是同一個原因也會發生多種多樣的事故現象，所以需要對于修理的技術人員提出很高的技術方面的要求。在我們實際的應用中，有很多方面的因素會對于數控機床的加工作業造成不利，所以本文就其具體的影響因素進行問題的逐一解決，以使得機床的作業效率大大提升。

1 數控機床加工精度的故障

數控機床在故障方面被分為兩種類型：一種被稱為功能性故障，它主要是因為硬件會遭受到破壞軟件不能夠正常穩定的工作，從而使得數控機床不能夠穩定的運行。但是只要遭受破壞的軟件得到恢復就能夠正常穩定的進行工作。第二種故障類型被稱為加工精度超差故障。這種故障的主要特點是數控機床的各種功能都能夠穩定的工作運行，并且如果加工的配件精確度不高的話，機床的配件就會遭到破壞，故障的原因有很多方面，可能是機械方面的原因，還有可能是電氣方面的原因，或者就是機械與電氣兩方面都存在原因。這樣就很難維修，所以本文結合相關的資料對于故障的維修工作做了進一步詳細的敘述。

1.1 進給機械傳動

從數控機床的系統我們可以得知，精確度如果沒有達到準確值，其原因可能是：電動機和絲杠之間的連接不緊密，比較松，使得兩者沒有辦法一起進行工作，造成其尺寸刻度之間有一定的偏差。由于工作臺會受到慣性的作用，導致聯軸節兩邊會有距離的移動，滾珠絲杠螺母之間如果空間的距離比較大，經過長時間的磨損和使用，絲桿螺母會被創傷，異常情況則會出現在滾珠之間。如果磨損比較嚴重，會出現很大的摩擦力，那么周圍很長一段距離會出現沒有規則的運行，所以如果只要更換了磨損的軸承，將絲杠位置設置好，這樣的就會減少故障發生的頻率。還有滾珠絲杠與螺母之間或滑塊與導軌之間，因為運動的時間過長，磨損會比較嚴重，導致摩擦力增大，因此故障的類型無法得到判斷，零件之間很長一段距離會發生沒有規則的運動。

1.2 電氣控制

如果說電動機之間的編碼器接觸不良時，有可能是電壓出了問題，比額定電壓高或低，都會引發機器質量的下降，導致工作效率不能提高。假如電壓比4.75 V，可以檢驗出其電源線是否接觸良好，是否出現故障。還有一個潛在原因是電動機的內部編碼器封裝出現了問題，會有空氣溢進去，可能會引起其他的雜物進入到機器里面，對信號的接收造成一定的影響。編碼器被拆封以后，那么光柵玻璃會迅速被旋轉光柵清洗。假如以上的操作步驟都沒有辦法恢復，那么就應該及時的對于對編碼器更換。當電動機的轉子出現問題時，應該第一時間進行更換或者送到對應的修理店進行修理。

如果主板出現問題，需要對其主板進行維修，注意一定要對數據進行備份，防止數據的丟失[1]。

1.3 系統參數設定不當或伺服參數未優化

由于進給系統反向間隙補償參數，螺距誤差補償參數出現問題，可能會影響加工參數，因此，反向間隙測量快速補償系統誤差可以解決這個問題。利用數控激光干涉儀，可以實現在螺距誤差補償參數不正確的時候對誤差進行補償。伺服電機的控制參數發生異常情況的時候，可能是因為電機相關參數設定不正確造成的。此時，需按照電機的實際規格進行初始化設置，對電機進行優化處理。計算機輔助技術是數控機床的關鍵，況且精度調節利用軟件精度能夠達到最佳效果。

2 數控機床加工精度超差故障維修方法

當機器出現異常情況時，首先要判斷出現故障的原因和具體部位,對癥下藥，對具體的部位進行維修。對此，需要遵循的原則是先判斷表面再看里面，顧名思義就是當機器某一故障發生時，先通過表面現象才能夠及時判斷及其內部出現問題的原因。對于機床的排查要做到全面細致，檢查過程盡量專業化，用專業的手法和機器進行排查，這樣才能最大限度的較少損耗，節省時間、精力和物力。對于機器的檢查，盡量保持不動原則，對于機器本身的零部件不隨意進行拆封，避免對機器造成第二次傷害和損耗。機器的組裝是一個由簡到繁的過程，所以機器的檢查也應該遵守這個原則，先判斷簡單的故障，然后從簡單的故障中判斷復雜的故障，要做到動靜結合，張弛有度，在施工的過程中注意人身安全。

數控機床的控制系統主要是半閉環或是全閉環控制。電流環、速度環和位置環共同組成伺服控制系統。位置精度由位置環控制，位置環故障主要是由于加工精度超差，首先從位置環的位置開始分析，其位置是由很多種原件構成的，有驅動器以及滾珠絲桿螺母副。驅動器會把從數控系統中得到的插補脈沖通過計算以及放大等處理方式進行轉換，交流的電機會通過齒輪將轉矩傳到滾珠絲桿螺母的副從而使得其能夠做運動（直線運動）。其中，由于滾珠絲桿螺母副以及所支撐的滾珠絲桿的角接觸的軸承能需要其軸向的間隙。因此數控機床的精密度需要從機械以及電機的兩個方面進行分析。機械這一方面，一定要檢查以下幾個點：聯軸器以及軸承。檢查聯軸器之間的連接是否緊密，會不會有松的情況發生，所運用的方法是：可以將一個中性筆在聯軸器的所在位置之中畫一條橫線，然后開始將電機進行旋轉，注意是正反兩方面進行旋轉，然后觀察聯軸器的兩邊的直線會不會不再一條直線上面，假如說沒有在一條直線上，那么就說明一種情況，即就是所連接的電機和聯軸器之間太松了，因此我們需要聯系相關的技術人員進行加固。然后再檢查一下所支撐的滾珠絲桿的軸承軸向竄動。所檢查的方法是：把一個用潤滑劑黏著的珠子放于非電機頂端的小孔內部，然后固定住表座，表尖支撐住珠子的最高位置，然后觀察指針的數字，如果在0.02 mm以內，說明軸承之間的距離是正常可以工作的。假如所指的數字偏差比較大，那么說明需要改變一下軸承之間的距離，或者換掉另外的軸承。

2.1 系統參數發生變化或改動的故障處理

當系統參數出現故障時，會出現一系列的狀況，比如很可能造成機床改進系統零點偏置或反向間隙。通過一定的維修處理之后，需要按時對機床系統參數進行調整。一旦其因為摩擦力增大，而造成磨損嚴重或者連接不緊密引起參數測值發生變化，應該對其參數進行重新設置。

2.2 機械故障導致的加工精度異常

加工精度異常作為機械加工最常見的問題，需要花費大量的時間和精力進行檢修。檢修人員要總結經驗教訓，快速判斷故障的類別。如果故障突發，各軸之間依然能夠正常運轉，沒有任何電氣控制硬件故障的提示，可以初步判斷機械方面存在故障[2]。

2.3 機床電氣參數未優化

電氣參數沒有優化，很容易造成電機運轉異常。加工過程中，可以充分考慮是否因為電機啟動不穩，如果發現出現劇烈抖動的情況，可以及時調整系統參數，對間隙的位置進行補償，做好脈沖抑制調控，消除電機抖動的問題，保證機床加工精度恢復[3-7]。

2.4 機床位置環異常或控制邏輯

加工過程中機床位置環出現邏輯控制不妥，引發加工精度異常。例如一輛鏜銑床的加工中心為全閉環控制。如果y軸出現精度異常，通過對 PLC 程序進行修改，當y軸松開后，將 y 軸進行加緊并將 y 軸去掉，有效解決機床故障。

3 結論

數控機床這一工程需要很高的精確度和方便性，這個是其他的設備沒有辦法進行取代的。如果機床工作時間太長的話,會造成溫度等一系列問題需要技術人員迅速的進行處理。通過本文對數控機床加工精度故障診斷與維修進行詳細的討論，介紹了數控機床故障診斷的原則和主要的診斷方法，提出相應的維修策略，保證數控機床運行更加穩定，讓數控機床發揮更大的工業價值。