数控机床加工精度故障的诊断与维修研究

数控机床加工精度故障的诊断与维修研究

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沈阳飞机工业（集团）有限公司沈阳110000

摘要：随着现阶段现代制作技术的发展及进步，数控机床在实际工业生产及制作过程中的应用范围越来越广泛，数控机床在加工过程中具有加工能力强、生产效率高及加工精度高等优势，越来越受到各类制作业生产的喜爱。但在实际的数控机床加工使用过程中由于各种因素的影响经常出现精度故障及异常现象，影响着整个加工过程的进度，降低了生产效率。因此实施有效的数控机床加工精度故障的诊断与维修显得尤为重要。

关键词：数控机床；加工精度故障；诊断与维修

引言

数控机床属于一体化的自动化设备，主要集计算机、机床、拖动控制、电动机及检测技术为一体，包含着反馈装置、伺服系统、数控系统、控制介质及床身等部分，在应用数控机床进行加工生产过程中由于各种因素（电气方面问题、系统参数、机械方面及数控机床的辅助控制方面等）的均会导致加工精度下降、尺寸不稳定等现象，这类精度故障的出现很大程度上影响着加工及生产的进度，影响了加工的精确程度及质量，因此应致力于对数控机床加工精度进行诊断与维修，提高数控机床的加工效率。

1数控机床概述

通过数控机床的控制系统原理的不同，可以将数控机床类型分为普通数控机床、点位数控机床及其他种类的数控机床。此外，随着机械制造要求的不同，数控机床技术也做出相应的开发，以满足生产工艺需求。

数控机床与普通机床相比，最大的区别在于数控机床的人工操作影响较低，能够通过提前编程的方式进行具体的工艺加工。此外，数控机床还具有加工精度高、加工效率高以及加工过程稳定等特点，对于工人的技术水平要求也较高，仪器本身价格也偏高，这就限制了数控机床在中小型企业中的应用。

2影响数控机床加工精度的主要因素

通过对数控机床加工原理进行分析，可以将影响数控机床加工精度的主要因素分为三点，分别是刀具的因素、伺服系统驱动的因素以及切削用量的选择。

刀具的因素。尽管数控机床已经摆脱了在操作过程中，人工操作带来的影响，但是具体的加工过程还是需要刀具来完成。因此，在加工之前对于刀具的选择至关重要，刀具具有多种型号，不同型号的刀具对于加工精度有着不同的影响，进而会对整个零件精度造成不同的影响。

伺服系统驱动的因素。现代数控机床的驱动系统一般采用的就是伺服电机及伺服驱动系统，数控机床借助此系统的驱动完成整个切削加工的生产过程。但伺服系统，本身在进行运行的时候就会存在一定的误差程度，进而使运动部件的定位及运动精度受到影响，最终零件的加工精度也因此而改变。

切削用量的选择。在对数控机床进行编程控制之前，应当对于本次加工需要的切削用量进行提前计算，以保证最终零件性能的良好。而大多数企业为了提高企业的加工效率，没有根据实际生产需求提前完成切削用量核算，使得切削不够或是过度，导致最终工件出现应力变形，降低了整个工件的加工精度。

3数控机床加工精度故障的诊断与维修手段

在数控机床加工精度故障的诊断过程中应遵循以下原则：①先外部后内部：由于数控机床主要包括液压、电气及机械等三方面，因此诊断数控机床加工精度过程中应从机械、电气及液压三方面着手，采用先外部后内部的诊断排查原则，在检查过程中尽量不要拆卸及启封任何零部件，减少故障发生的次数及部位，提高机床的精度；②先检查机械后电气的原则：在诊断数控机床加工精度过程中机械故障的诊断难度较小，而数控系统故障的难度较高，因此在检查故障之前应先对机械故障进行诊断，将机械故障排除之后再开展高效率的故障检查及诊断；③静态及动态相结合的检修原则：在针对数控机床实施加工精度的检测过程中首先应保证机床处于断电及静态的状态下及时观察、了解、分析及测试机械，判断是否属于非破坏性的故障现象；静态状态检修完成后通电，当机械开始操作时针对每一加工环节进行相应的观察、检验及测试，将故障的位置确定好，针对破坏性故障现象应将危险解除后再通电工作；④先简单后复杂的检测原则：针对数控机床加工精度出现多种故障重合的现象，应采用先简单后复杂的检测原则，首先从简单的故障类型着手解决，继而针对难度较大的故障进行排除。

3.1诊断与维修机械故障导致的数控机床加工精度异常现象

FANUC-0i系统的数控机床在针对零件实施铣削过程中突然出现Z轴进给异常现象，造成1mm的切削误差现象，在诊断过程中发现故障属于突发性的，数控机床在工作过程中在点动等操作下运行正常，不存在报警提示现象，可以排除电气控制部分的应故障现象，主要针对机床加工精度异常发生时正运行的加工程序段进行检查，尤其是刀具长度的补偿，对加工坐标系进行计算及校对，在点动方式下反复对z轴进行运动，通过触摸、听、观察运动状态进行诊断，在快速点动的过程中发现噪声较为明显，可以判断是机械方面存在故障现象。针对机床Z轴的精度进行检查，用手脉发生器移动Z轴，配合百分表对Z轴的运动情况进行观察，观察在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉一变化机床Z轴运动的实际距离为0.1mm说明电机的运行及定位精度较好，更换受损轴承进行更换后机床恢复正常。

3.2诊断及维修系统参数设备不当及未优化的伺服参数

反向间隙补偿参数、进给丝杠的螺距误差补偿参数及电动机控制的功能参数均属于影响加工精度的系统参数，其中反向间隙参数补偿不当引起应重新测量机床的反向间隙，针对系统的参数进行修改；针对螺距误差补偿参数未设定或设定不当的现象应使用数控激光干涉仪调整及补偿机床螺距的误差；针对电动机相关控制参数设定不准确的现象，伺服电动机控制参数主要由速度环的机械负载惯性比参数、电动机规格、功能参数及伺服位置环的增益参数等。在维修过程中首先针对初始化电动机的具体规格，优化处理伺服参数，将机床调整至最佳状态。

3.3诊断及维修机械故障引发的加工精度异常

加工精度异常是机械加工中十分常见的一项问题，通常需要投入大量的时间开展检修，所以检修人员应当注重对过往经验的有效总结，进一步在面对加工精度异常时可做到尽可能迅速的检修处理。可依据相应的规则建立全面配套的检修准则。例如，在对某卧式数控机床的故障进行检修处理过程中，首先发现Z轴存在进给异常，在掌握故障的各项表现后，倘若故障属于是突然发生的，并且在机床操控时各轴仍旧可有序运行，其参考点也保持在正常状态，由此提示可排除电气控制部分硬件故障的可能性。然后对机床加工精度异常时正运行的加工程序进行检测，尤其是针对刀具长度补偿、加工坐标系的校核及计算；再次是基于点动方式下，使Z轴反复运动，倘若于此期间可听到异常声响，紧接着加大或减小运动幅度及频率，得出声响加大，进而可初步判定该数控机床可能是机械方面出现有隐患。

结束语

在诊断及维修数控机床加工精度故障的过程中应结合数控机床的实际运动加工情况实施多方面的检测、诊断，针对具体的问题具体分析，遵循检测诊断原则及时找出数控机床加工精度故障过程中存在的实际问题，并及时解决，提高数控机床加工效率。

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