數控機床加工精度故障及維修處理研究

王業超 高海嶺 羅月美

摘? 要：隨著時代的不斷發展，國家各項水平的逐漸增強，人們生活生產中所應用的器械的精度也在逐漸提高標準，因此在新時代高新科學技術的不斷優化發展中，對于傳統機床加工也在新時代有了新的突破。數控機床作為自動化設備，集合了計算機技術、電動機、機床檢測技術，結構復雜、功能多樣，極易引發各種故障。長時間使用后經常出現精度下降、尺寸不穩定的情況，導致數控機床加工效率受到影響，嚴重的還會引發巨大的經濟損失，本文對數控機床加工精度故障進行全面診斷，明確主要故障類型，提出故障檢測方法，有效提高數控機床加工精度異常故障診斷的效果，保證數控機床的運行水平全面提升。針對數控機床在加工精度以及故障維修方面展開討論，期望促進機床加工的進一步優化，提高加工效率。

關鍵詞：數控機床;加工精度故障;維修處理

1.數控機床加工精度的故障

1.1進給機械傳動

從數控機床各傳動部件運動原理我們可以得知，加工精確度如果沒有達到準確值，其原因可能在以下幾個方面：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;滾珠絲桿安裝存在誤差，比如1.在垂直和水平于螺母運動方向母線直線度超差;2.絲桿支撐軸承未進行預緊或者預緊過多導致磨損;3.滾珠絲桿安裝時定位面與絲桿母線不垂直加快絲桿螺母滾道磨損等。

1.2密封老化導致軸磨損

導向支承件材料選用不當，損傷缸筒，活塞桿，摩擦間隙不合適，導致間隙擠出咬傷，缸筒端部的螺紋導角不當，損傷密封圈，密封安裝導角不當損傷密封圈，滑動面粗糙度不合適，磨損密封圈，電鍍不均勻，密封通過的表面上開孔，劃傷磨損密封圈，密封溝槽特別是軸密封槽粗糙度不夠，磨損損傷密封件[1]。

1.3系統參數設定不當或伺服參數未優化

除了導軌本身的生產誤差外，導軌的不勻稱磨損和安裝質量，也是造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。另外另有傳動鏈誤差，即是指傳動鏈始末兩端傳動元件間比較運動的誤差，一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來掂量。

2.故障診斷主要方法

2.1觀察故障排除法

由于電氣技術快速發展，電氣設備的性能參數通過對設備外觀進行全面判斷與觀察，結合檢修人員的工作經驗及時發現電氣設備正常運行中出現的問題。數控機床主要采用的是儀表及故障指示器進行故障監控，工作人員只需要特定時間段對儀器設備的數值進行查看，了解設備運轉的正常狀態，通過對設備線路和外觀整體進行觀察，這樣就能夠及時排除故障。認真觀察外觀是否出現螺絲松動脫落等情況，對控制燈狀態進行判斷，檢查數控機床的絕緣阻值、端子頭、固定螺絲和導線是否正常連接，有無松動風險。如果出現短路故障，判斷熔斷器是否出現燒斷的情況，分辨故障設備的具體位置。

2.2傾聽故障排除法

傾聽故障排除就是要認真聽操作人員敘述，故障發生之前有什么樣的異常操作，或者出現什么故障現象，對故障發生的部位和影響范圍進行斷定。或操作人員用耳朵傾聽設備運轉的聲音進行判斷。數控機床實際運轉中正常的聲音與故障聲音會有顯著差異，聽機器運轉時故障聲音可以辨別故障類型。例如，數控機床發生故障時會發出嗡嗡的聲音，檢修工作人員可以根據自己的工作經驗和專業素養對故障點進行準確查找。

2.3氣味故障排除法

靠近故障設備時，可以通過設備散發出的氣味是否正常而判斷數控機床的運行狀態。由于數控機床采取不同絕緣材料，正常運轉時只要不超過額定溫度，設備的正常溫度都不足以產生強烈的氣味。只有當電氣設備出現過載或短路的情況下，導致溫度急劇上升，才會引發各種濃烈刺鼻的氣味也各不相同。

3.數控機床加工精度故障維修方案

3.1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，很可能造成機床改進系統零點偏置或反向間隙。經過修理之后，及時對機床系統參數進行準確調整。如果是因為機械磨損嚴重或者連接松動引起參數測值發生變化，應該對參數進行重置。

3.2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經常出現的問題，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可能存在故障[2]。

3.3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]。

3.4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。

3.5優化加床加工切割參數

切割參數會影響零件出廠時的精度表現。因此，可通過以下途徑優化機床加工時的參數：首先，選取硬度高、脆性低、耐磨且耐切割的刀具，并確保刀具的規格與尺寸適配于生產物品。在選取刀具前應經過物理學及化學論證，分析其幾何參數、物理特性，并計算所選刀具的合適參數區間。其次，在現場加工階段，需要根據機床自身的運行情況調節切割參數，例如在機床處于長時間運行狀態時，可適當降低刀具的轉速，保證同一批材料的切割效果;同時，通過實時分析切割物體的參數，調節刀具的切割角度及切割深度等參數。此外，從刀具運維的角度來說，需要通過定期檢查刀具運行時冷卻液的噴出量參數，以降低切割過程中產生的熱量，降低刀具可能引起的幾何誤差與熱量誤差，從整體上提高機床切割精度水平。

3.6主傳動系統的軸線的改造

改造的核心思路為改造軸線傳遞方式，補充精度，從而彌補軸線傳動方式下存在的反向誤差與螺距誤差。反向誤差來源于設備的運行過程，屬于動態誤差;螺距誤差來源于2個零件間的相對位置，屬于靜態誤差。動態誤差可以通過改善主傳動系統的軸線形式來實現彌補，而靜態誤差即使經過補償后也不能完全消除誤差，最終可將其納入系統誤差范疇中。當前最推薦的主傳動系統軸線改造方式如下：將傳統的高速滾珠絲杠傳動轉化為用直線電機傳動，該方式可有效提升軸線的機械剛度。因此，能夠提升軸線運行時的加速度，獲得更高的速度，從而提高生產效率。以某設備改造的方式為例，滑臺箱體主傳動系統不應用滾珠絲杠副傳動模式，而是應用直線電機傳動方式。改造后，經過試驗驗證，其滿足直線電機防撞擊、防屑的要求。為確保改造后的軸線系統仍有較高的運行速度，設計時在電機處應用了全封閉的防磁拉罩，減少外界因素的影響。同時，在軸線的末端應用軟行程限位設計和高靈敏度的限位設計，保證了設備運行時的穩定性水平。

4.結束語

數控機床加工具有極高的精度和便捷性優勢，是其它加工設備無法取代的。在長時間運行后很容易出現溫度異常等問題，必須要及時進行處理。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價值。

參考文獻

[1]葉成.數控機床加工精度故障及維修處理研究[J].科學技術創新，2020（11）：182-183.

[2]陶霖.數控機床加工精度故障及維修處理研究[J].中國金屬通報，2020（01）：74-75.

[3]王國珍.數控機床加工精度故障的診斷與維修研究[J].內燃機與配件，2019（01）.

[4]劉霞，周麗麗.提高數控機床加工精度的方法略談[J].時代農機，2018（03）

作者簡介：

王業超（1992年8月10日），男，漢族，陜西寶雞，工程師，本科，研究方向：機械設備維修改造。