数控机床加工精度故障及维修处理研究

王业超 高海岭 罗月美

摘  要：随着时代的不断发展，国家各项水平的逐渐增强，人们生活生产中所应用的器械的精度也在逐渐提高标准，因此在新时代高新科学技术的不断优化发展中，对于传统机床加工也在新时代有了新的突破。数控机床作为自动化设备，集合了计算机技术、电动机、机床检测技术，结构复杂、功能多样，极易引发各种故障。长时间使用后经常出现精度下降、尺寸不稳定的情况，导致数控机床加工效率受到影响，严重的还会引发巨大的经济损失，本文对数控机床加工精度故障进行全面诊断，明确主要故障类型，提出故障检测方法，有效提高数控机床加工精度异常故障诊断的效果，保证数控机床的运行水平全面提升。针对数控机床在加工精度以及故障维修方面展开讨论，期望促进机床加工的进一步优化，提高加工效率。

关键词：数控机床;加工精度故障;维修处理

1.数控机床加工精度的故障

1.1进给机械传动

从数控机床各传动部件运动原理我们可以得知，加工精确度如果没有达到准确值，其原因可能在以下几个方面：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;滚珠丝杆安装存在误差，比如1.在垂直和水平于螺母运动方向母线直线度超差;2.丝杆支撑轴承未进行预紧或者预紧过多导致磨损;3.滚珠丝杆安装时定位面与丝杆母线不垂直加快丝杆螺母滚道磨损等。

1.2密封老化导致轴磨损

导向支承件材料选用不当，损伤缸筒，活塞杆，摩擦间隙不合适，导致间隙挤出咬伤，缸筒端部的螺纹导角不当，损伤密封圈，密封安装导角不当损伤密封圈，滑动面粗糙度不合适，磨损密封圈，电镀不均匀，密封通过的表面上开孔，划伤磨损密封圈，密封沟槽特别是轴密封槽粗糙度不够，磨损损伤密封件[1]。

1.3系统参数设定不当或伺服参数未优化

除了导轨本身的生产误差外，导轨的不匀称磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。另外另有传动链误差，即是指传动链始末两端传动元件间比较运动的误差，一般用传动链末端元件的转角误差来掂量。

2.故障诊断主要方法

2.1观察故障排除法

由于电气技术快速发展，电气设备的性能参数通过对设备外观进行全面判断与观察，结合检修人员的工作经验及时发现电气设备正常运行中出现的问题。数控机床主要采用的是仪表及故障指示器进行故障监控，工作人员只需要特定时间段对仪器设备的数值进行查看，了解设备运转的正常状态，通过对设备线路和外观整体进行观察，这样就能够及时排除故障。认真观察外观是否出现螺丝松动脱落等情况，对控制灯状态进行判断，检查数控机床的绝缘阻值、端子头、固定螺丝和导线是否正常连接，有无松动风险。如果出现短路故障，判断熔断器是否出现烧断的情况，分辨故障设备的具体位置。

2.2倾听故障排除法

倾听故障排除就是要认真听操作人员叙述，故障发生之前有什么样的异常操作，或者出现什么故障现象，对故障发生的部位和影响范围进行断定。或操作人员用耳朵倾听设备运转的声音进行判断。数控机床实际运转中正常的声音与故障声音会有显著差异，听机器运转时故障声音可以辨别故障类型。例如，数控机床发生故障時会发出嗡嗡的声音，检修工作人员可以根据自己的工作经验和专业素养对故障点进行准确查找。

2.3气味故障排除法

靠近故障设备时，可以通过设备散发出的气味是否正常而判断数控机床的运行状态。由于数控机床采取不同绝缘材料，正常运转时只要不超过额定温度，设备的正常温度都不足以产生强烈的气味。只有当电气设备出现过载或短路的情况下，导致温度急剧上升，才会引发各种浓烈刺鼻的气味也各不相同。

3.数控机床加工精度故障维修方案

3.1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，很可能造成机床改进系统零点偏置或反向间隙。经过修理之后，及时对机床系统参数进行准确调整。如果是因为机械磨损严重或者连接松动引起参数测值发生变化，应该对参数进行重置。

3.2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经常出现的问题，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可能存在故障[2]。

3.3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]。

3.4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。

3.5优化加床加工切割参数

切割参数会影响零件出厂时的精度表现。因此，可通过以下途径优化机床加工时的参数：首先，选取硬度高、脆性低、耐磨且耐切割的刀具，并确保刀具的规格与尺寸适配于生产物品。在选取刀具前应经过物理学及化学论证，分析其几何参数、物理特性，并计算所选刀具的合适参数区间。其次，在现场加工阶段，需要根据机床自身的运行情况调节切割参数，例如在机床处于长时间运行状态时，可适当降低刀具的转速，保证同一批材料的切割效果;同时，通过实时分析切割物体的参数，调节刀具的切割角度及切割深度等参数。此外，从刀具运维的角度来说，需要通过定期检查刀具运行时冷却液的喷出量参数，以降低切割过程中产生的热量，降低刀具可能引起的几何误差与热量误差，从整体上提高机床切割精度水平。

3.6主传动系统的轴线的改造

改造的核心思路为改造轴线传递方式，补充精度，从而弥补轴线传动方式下存在的反向误差与螺距误差。反向误差来源于设备的运行过程，属于动态误差;螺距误差来源于2个零件间的相对位置，属于静态误差。动态误差可以通过改善主传动系统的轴线形式来实现弥补，而静态误差即使经过补偿后也不能完全消除误差，最终可将其纳入系统误差范畴中。当前最推荐的主传动系统轴线改造方式如下：将传统的高速滚珠丝杠传动转化为用直线电机传动，该方式可有效提升轴线的机械刚度。因此，能够提升轴线运行时的加速度，获得更高的速度，从而提高生产效率。以某设备改造的方式为例，滑台箱体主传动系统不应用滚珠丝杠副传动模式，而是应用直线电机传动方式。改造后，经过试验验证，其满足直线电机防撞击、防屑的要求。为确保改造后的轴线系统仍有较高的运行速度，设计时在电机处应用了全封闭的防磁拉罩，减少外界因素的影响。同时，在轴线的末端应用软行程限位设计和高灵敏度的限位设计，保证了设备运行时的稳定性水平。

4.结束语

数控机床加工具有极高的精度和便捷性优势，是其它加工设备无法取代的。在长时间运行后很容易出现温度异常等问题，必须要及时进行处理。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价值。

参考文献

[1]叶成.数控机床加工精度故障及维修处理研究[J].科学技术创新，2020（11）：182-183.

[2]陶霖.数控机床加工精度故障及维修处理研究[J].中国金属通报，2020（01）：74-75.

[3]王国珍.数控机床加工精度故障的诊断与维修研究[J].内燃机与配件，2019（01）.

[4]刘霞，周丽丽.提高数控机床加工精度的方法略谈[J].时代农机，2018（03）

作者简介：

王业超（1992年8月10日），男，汉族，陕西宝鸡，工程师，本科，研究方向：机械设备维修改造。