数控机床加工精度故障及维修处理研究

孙学涛

（陕西省电子信息学校，陕西 西安 710024）

数控机床是具有很高性能的结合机械与电器一体的一个高效产品。它的特点是可以有效的减少作业人员的工作强度，这一产品目前在机械行业广受欢迎。因为作为机械方面的产品，它的精确性很高并且质量性能很好，其工作效率也很高。因为这个产品它包含着高低压电，所以如果说有一部分出现问题导致产品有了事故问题，所有的机器都会停止运行，会导致很严重的事故问题。导致其产生故障的原因有很多种，比如机械方面的问题，数据系统方面的问题以及配件器件方面的故障问题都是导致其产生故障的直接原因。加工故障的原因多种多样并且其联系性能很好，出现同一个事故的问题有很多种不一样的原因，就算是同一个原因也会发生多种多样的事故现象，所以需要对于修理的技术人员提出很高的技术方面的要求。在我们实际的应用中，有很多方面的因素会对于数控机床的加工作业造成不利，所以本文就其具体的影响因素进行问题的逐一解决，以使得机床的作业效率大大提升。

1 数控机床加工精度的故障

数控机床在故障方面被分为两种类型：一种被称为功能性故障，它主要是因为硬件会遭受到破坏软件不能够正常稳定的工作，从而使得数控机床不能够稳定的运行。但是只要遭受破坏的软件得到恢复就能够正常稳定的进行工作。第二种故障类型被称为加工精度超差故障。这种故障的主要特点是数控机床的各种功能都能够稳定的工作运行，并且如果加工的配件精确度不高的话，机床的配件就会遭到破坏，故障的原因有很多方面，可能是机械方面的原因，还有可能是电气方面的原因，或者就是机械与电气两方面都存在原因。这样就很难维修，所以本文结合相关的资料对于故障的维修工作做了进一步详细的叙述。

1.1 进给机械传动

从数控机床的系统我们可以得知，精确度如果没有达到准确值，其原因可能是：电动机和丝杠之间的连接不紧密，比较松，使得两者没有办法一起进行工作，造成其尺寸刻度之间有一定的偏差。由于工作台会受到惯性的作用，导致联轴节两边会有距离的移动，滚珠丝杠螺母之间如果空间的距离比较大，经过长时间的磨损和使用，丝杆螺母会被创伤，异常情况则会出现在滚珠之间。如果磨损比较严重，会出现很大的摩擦力，那么周围很长一段距离会出现没有规则的运行，所以如果只要更换了磨损的轴承，将丝杠位置设置好，这样的就会减少故障发生的频率。还有滚珠丝杠与螺母之间或滑块与导轨之间，因为运动的时间过长，磨损会比较严重，导致摩擦力增大，因此故障的类型无法得到判断，零件之间很长一段距离会发生没有规则的运动。

1.2 电气控制

如果说电动机之间的编码器接触不良时，有可能是电压出了问题，比额定电压高或低，都会引发机器质量的下降，导致工作效率不能提高。假如电压比4.75 V，可以检验出其电源线是否接触良好，是否出现故障。还有一个潜在原因是电动机的内部编码器封装出现了问题，会有空气溢进去，可能会引起其他的杂物进入到机器里面，对信号的接收造成一定的影响。编码器被拆封以后，那么光栅玻璃会迅速被旋转光栅清洗。假如以上的操作步骤都没有办法恢复，那么就应该及时的对于对编码器更换。当电动机的转子出现问题时，应该第一时间进行更换或者送到对应的修理店进行修理。

如果主板出现问题，需要对其主板进行维修，注意一定要对数据进行备份，防止数据的丢失[1]。

1.3 系统参数设定不当或伺服参数未优化

由于进给系统反向间隙补偿参数，螺距误差补偿参数出现问题，可能会影响加工参数，因此，反向间隙测量快速补偿系统误差可以解决这个问题。利用数控激光干涉仪，可以实现在螺距误差补偿参数不正确的时候对误差进行补偿。伺服电机的控制参数发生异常情况的时候，可能是因为电机相关参数设定不正确造成的。此时，需按照电机的实际规格进行初始化设置，对电机进行优化处理。计算机辅助技术是数控机床的关键，况且精度调节利用软件精度能够达到最佳效果。

2 数控机床加工精度超差故障维修方法

当机器出现异常情况时，首先要判断出现故障的原因和具体部位,对症下药，对具体的部位进行维修。对此，需要遵循的原则是先判断表面再看里面，顾名思义就是当机器某一故障发生时，先通过表面现象才能够及时判断及其内部出现问题的原因。对于机床的排查要做到全面细致，检查过程尽量专业化，用专业的手法和机器进行排查，这样才能最大限度的较少损耗，节省时间、精力和物力。对于机器的检查，尽量保持不动原则，对于机器本身的零部件不随意进行拆封，避免对机器造成第二次伤害和损耗。机器的组装是一个由简到繁的过程，所以机器的检查也应该遵守这个原则，先判断简单的故障，然后从简单的故障中判断复杂的故障，要做到动静结合，张弛有度，在施工的过程中注意人身安全。

数控机床的控制系统主要是半闭环或是全闭环控制。电流环、速度环和位置环共同组成伺服控制系统。位置精度由位置环控制，位置环故障主要是由于加工精度超差，首先从位置环的位置开始分析，其位置是由很多种原件构成的，有驱动器以及滚珠丝杆螺母副。驱动器会把从数控系统中得到的插补脉冲通过计算以及放大等处理方式进行转换，交流的电机会通过齿轮将转矩传到滚珠丝杆螺母的副从而使得其能够做运动（直线运动）。其中，由于滚珠丝杆螺母副以及所支撑的滚珠丝杆的角接触的轴承能需要其轴向的间隙。因此数控机床的精密度需要从机械以及电机的两个方面进行分析。机械这一方面，一定要检查以下几个点：联轴器以及轴承。检查联轴器之间的连接是否紧密，会不会有松的情况发生，所运用的方法是：可以将一个中性笔在联轴器的所在位置之中画一条横线，然后开始将电机进行旋转，注意是正反两方面进行旋转，然后观察联轴器的两边的直线会不会不再一条直线上面，假如说没有在一条直线上，那么就说明一种情况，即就是所连接的电机和联轴器之间太松了，因此我们需要联系相关的技术人员进行加固。然后再检查一下所支撑的滚珠丝杆的轴承轴向窜动。所检查的方法是：把一个用润滑剂黏着的珠子放于非电机顶端的小孔内部，然后固定住表座，表尖支撑住珠子的最高位置，然后观察指针的数字，如果在0.02 mm以内，说明轴承之间的距离是正常可以工作的。假如所指的数字偏差比较大，那么说明需要改变一下轴承之间的距离，或者换掉另外的轴承。

2.1 系统参数发生变化或改动的故障处理

当系统参数出现故障时，会出现一系列的状况，比如很可能造成机床改进系统零点偏置或反向间隙。通过一定的维修处理之后，需要按时对机床系统参数进行调整。一旦其因为摩擦力增大，而造成磨损严重或者连接不紧密引起参数测值发生变化，应该对其参数进行重新设置。

2.2 机械故障导致的加工精度异常

加工精度异常作为机械加工最常见的问题，需要花费大量的时间和精力进行检修。检修人员要总结经验教训，快速判断故障的类别。如果故障突发，各轴之间依然能够正常运转，没有任何电气控制硬件故障的提示，可以初步判断机械方面存在故障[2]。

2.3 机床电气参数未优化

电气参数没有优化，很容易造成电机运转异常。加工过程中，可以充分考虑是否因为电机启动不稳，如果发现出现剧烈抖动的情况，可以及时调整系统参数，对间隙的位置进行补偿，做好脉冲抑制调控，消除电机抖动的问题，保证机床加工精度恢复[3-7]。

2.4 机床位置环异常或控制逻辑

加工过程中机床位置环出现逻辑控制不妥，引发加工精度异常。例如一辆镗铣床的加工中心为全闭环控制。如果y轴出现精度异常，通过对 PLC 程序进行修改，当y轴松开后，将 y 轴进行加紧并将 y 轴去掉，有效解决机床故障。

3 结论

数控机床这一工程需要很高的精确度和方便性，这个是其他的设备没有办法进行取代的。如果机床工作时间太长的话,会造成温度等一系列问题需要技术人员迅速的进行处理。通过本文对数控机床加工精度故障诊断与维修进行详细的讨论，介绍了数控机床故障诊断的原则和主要的诊断方法，提出相应的维修策略，保证数控机床运行更加稳定，让数控机床发挥更大的工业价值。