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數控機床加工精度超（chāo）差故障維修案例分析

2021-1-14 來源：商洛職業技（jì）術學院作者：吳文（wén）韜

摘要：隨著現代技術的不斷發展，數（shù）控（kòng）自動化（huà）製造技術水（shuǐ）平得到迅猛提升，並在（zài）工業製（zhì）造（zào）行（háng）業中得（dé）到（dào）廣泛應用。當前，借助數控機床加工技術，通過機械化（huà）、智能化的控（kòng）製係統，保證工業生產製（zhì）造各個環節（jiē）能夠協調配合，提高生產（chǎn）效率，保證生產安全等，為我國工業生產（chǎn）與（yǔ）發展提供堅強的技術支持。但在實際的生產應用中，受到內外部因素的影響，數控機床設備往往容易出現各種加（jiā）工故障（zhàng）現象，影響數控機床加工的精度。

關鍵詞：數控機床；精度（dù）超（chāo）差故障；維修案例（lì）

數控機床加工技術主（zhǔ）要是利用裝有計算機控製係統的（de）自動化機床，邏輯性地處理控（kòng）製編碼或是其（qí）他的符號程序，將處理好的數字代碼（mǎ）輸入到數控裝置中，由此控製機床（chuáng）按照設計要求，自動地進行（háng）零（líng）件加工。在加工中，如果數控機床（chuáng）的機械元件出現故障損耗，則容易帶來精度超差故障（zhàng），繼而影響整個零部（bù）件的加工質量和效率。對此，需要提高對（duì）數控機床加工精度超差故障的診斷（duàn）和維修技術，有效避免機床精度方麵（miàn）的功能性故障。

1、數控機（jī）床故障類型和特（tè）點分析

在機（jī）械製造行業中，數控機（jī）床（chuáng）憑借自身加工精度高、加工效率高、機械化智（zhì）能化水平高等優勢（shì）而逐漸取代普通機床（chuáng）得到廣泛應用，但與此同時，數控機床在應用中還存在故障難度係數高、故障原因錯綜複（fù）雜且關聯性高等挑戰，對數控機床加工應（yīng）用企（qǐ）業提出更高的技術要求。基於對數控機床（chuáng）的性能和結構分析，常見的數控機床故障類型有以下兩類。

1.1功（gōng）能性故障

功能性故障主要是由於機械化、智能化水平較高的（de）數控加工機（jī）床的某一個硬件或是軟件出現（xiàn）故障。功能（néng）性故障具有直（zhí）接性、維（wéi）修管理簡易性等特點，隻（zhī）需要判斷出數控機床（chuáng）故（gù）障位（wèi）置，通（tōng）過更換、維修損壞的硬件或軟件故障即可（kě）恢複機床的正（zhèng）常運行。

1.2加工精度超差故障

加工精度超差故障具有隱蔽性、普遍性等特點（diǎn），當出現加（jiā）工精度超差故障時，數控機床的各項功能表現正常，但加工工件的精度超（chāo）差嚴（yán）重會導致工件報廢。造成加工精度超差故障的（de）原因多（duō）樣，有可（kě）能是數控機床刀具磨損等機械原因，也有可能是數控控製係統電氣化故障等，整體上呈現出維修難度大、影響深（shēn）遠等特（tè）征（zhēng）。

2、數控機床加工（gōng）精度超差故障診斷原則（zé）

數（shù）控機床加（jiā）工精度超差故障呈現出複雜（zá）性的特點，要求在（zài）故障診斷中（zhōng）采用嚴格的診斷流程（chéng）方式，隻有如此才能夠提高加工精度超差故障診斷效率以及故障維修效率。

2.1先外部後內部原則

造成加工精度超差故障的原因可能是機械性的也可能是電氣性的，而一個數控機（jī）床設備可以（yǐ）分解為電氣部分、液壓部分和機械部分，因此（cǐ）在故障排查時，維（wéi）修人員（yuán）需要先檢查（chá）機床的（de）外部設備，但需要盡（jìn）可能避免拆卸零部件，減少設備拆卸對機械設備的損傷，保證數控機床具有較長（zhǎng）的使（shǐ）用壽命。

2.2先機械後電（diàn）氣原則

數控機（jī）床整體設備較大，逐一展開加工精度超差故障排查需要較長的時間，而且故（gù）障診斷的難度係數（shù）較大。因（yīn）此（cǐ），可以先對機械展開診斷，排除機械故障（zhàng）造成的加工精度超（chāo）差故障問題之後，再進（jìn）行電氣部分診斷，由此保證（zhèng）故障維修的（de）質量和安全性。

2.3先靜態後（hòu）動態原（yuán）則（zé）

數控機床加工精度超差故障診斷過程中，需要（yào）保證數控機床處於斷電狀態，在靜止中查找（zhǎo）可能（néng）存在的設備損壞現象。之後再通電進（jìn）行動（dòng）態運行（háng）中（zhōng）的數控機床故障檢查，對於運轉中的各個過程，各個機械元件進行觀（guān）察測試，確定故障存在的位（wèi）置，以此做好故障維修作業。

2.4先簡單後複雜原則

造成（chéng）數控（kòng）機床（chuáng）加工（gōng）精度超差（chà）故障的原因是多元化的因此在故障排查和（hé）診斷過程（chéng）中，必須能夠采用（yòng）先簡單後複（fù）雜（zá）的原則方（fāng）式，從而排除所有的（de）故障類型，避免有所疏忽，並且極大地提高故障維修的（de）效率。

3、數控機床加工精度超差故障查找判斷方法

3.1數控機床（chuáng）加工精度超差故障查找方法

一般情（qíng）況（kuàng）下，數控（kòng）機床零（líng）部件加工都允（yǔn）許存在一定（dìng）的（de）精度差，一旦精度差超過可承受範圍，則（zé）被定義（yì）為精度超差，零件質量不合格。衡量機床加工精度的指標被稱為工序能力指數（CPK

），指數越大，則表示元件的尺寸波動範圍（wéi）越小，超差概率越小。正常的機床工序能力指數為 1，理想工序能力指數為 1.33，當（dāng） CPK ＜ 1 時，則判斷數控機床（chuáng）存在加工（gōng）精度超差故障。

3.2數控機床加工（gōng）精度超差（chà）故障（zhàng）判斷方法

數控機床加工精度包括幾何精度、傳動（dòng）精度和位置精度（dù）等。如果出現（xiàn）精度超差，就必須借助各種診斷方式判斷是屬於哪（nǎ）一種精度超差（chà）故障類型，然後針對引起這類精度超差故障（zhàng）的原因進行判斷。

第一，了解數控機床（chuáng）精（jīng）度的控製方法。

一般的元件工中，數控機床對加工精度的控製是通過其加工元（yuán）件原（yuán）材料的位（wèi）移和（hé）定位精度來（lái）實現的。數控控製係統中（zhōng）的伺服係（xì）統通過指令脈衝指令設置機元件加工中（zhōng）機（jī）床的給進位移（yí）量，

以（yǐ）及經過該指令（lìng）後工作台實際位移量之間的符合程度。設計（jì）要求以及實際位移量的誤差越小，伺（sì）服係統的位移精度越高。常用的（de）伺服係統有閉環伺服係統和半閉環伺服係統，這兩種係統對於位移精度的控製原理相同，都是利用插（chā）補運算（suàn）得到控製（zhì）係（xì）統的位置指（zhǐ）令，借助位置（zhì）檢（jiǎn）測裝置反饋回來機床坐標軸實際位置的差值盡可能地消除差值，得到精確的位置位移（yí）值。兩個係統的（de）不同之（zhī）處在於閉環伺服係統誤（wù）差、傳動鏈誤差以及運動中的（de）機械（xiè）誤差所（suǒ）帶來的精（jīng）度超差問題（tí）是可以通過提前設計補償的。而半閉環伺服係統，其後期產生的機械誤差、運動誤差（chà）等不能夠（gòu）得到有效補償，

因此加工精度超（chāo）差發生的（de）可（kě）能性較高（gāo）。

第二，掌握造成數控機床精度超差故障的常規（guī）原因。

在數控機床（chuáng）加工過（guò）程中，任何伺服係統在加工中都不可避免（miǎn）地會出現精（jīng）度（dù）加工超差（chà）問題（tí），如機床的機械故障導致運動精度下降。在數控機床運行中，機床的主（zhǔ）軸、導軌、螺母等關鍵零部件的磨損不均會導致（zhì）運動精度下降。機床的機電（diàn）設備的參數設施不合理，如導致位置控製有關參數反向間（jiān）隙、夾緊允差等設置不（bú）合理也會導致精度超差（chà）。出現超負荷長期的切（qiē）削施（shī）工，超（chāo）過規定的（de）移動（dòng）速（sù）度（dù）下數控機床的機電設備會出現（xiàn）丟步問題。

4、數控機床加工精度超差（chà）故障維修（xiū）案例分析

4.1數控機床加工精度超差故障（zhàng）現狀（zhuàng）

第（dì）一，具體加（jiā）工（gōng）案例。在（zài）機械製造（zào）工業中，半閉環型數控車床 CAK6150D，在元件加工中出現 X 方（fāng）向尺寸（cùn）無規律，加工精度超差現象。根據分析可知，該數控機床加工的元件公差帶在 0.04 ～ 0.065mm，在該數控機床正常加工中，其精度誤差一般在 0.005 ～ 0.025mm，此時 CPK 值為1 ～ 1.13，屬於正（zhèng）常的加工精度範圍。而（ér）當下所加工的元件則出現精度超差（chà）故障問題，而且除了廢品之外，其餘的合格元件（jiàn）的尺寸大小也呈現出（chū）較大的波動，因此通過精度（dù）故障的（de）原因排除，可以歸納判定為出現數控機床隨機性加（jiā）工精度超差故障（zhàng）。

第二，故障表現分析。在分（fèn）析中（zhōng）發現，該半伺服數（shù）控機床的 X 軸同伺服點擊連接端口軸承缺少潤滑，因此在高速的切削加工中，機械內部的冷卻液會破壞機械設備（bèi）的軸承滾珠，造成（chéng）嚴重的設備磨損現象，而不規則的磨損則導致機床刀架橫向參（cān）數不同，定（dìng）位精度出現參差（chà）不齊的情（qíng）況。另外，還發現該機床的刀架定位銷或孔出現嚴（yán）重磨損，在實際的（de）元（yuán）件加工中（zhōng），回轉刀架每（měi）次的定位位置都不（bú）同，因此引起每（měi）一個元件的加工（gōng）尺寸波（bō）動較大。更有機床導軌潤滑不良所帶紙的鐵屑等（děng）雜（zá）物卷入到（dào）動靜導軌副之間（jiān），導致動靜導軌副之間的摩擦阻力變化不均勻，機床的運動特（tè）性變差。

4.2數控機床加工精（jīng）度超差故障維修策略

針對於該型（xíng）號的數控機床（chuáng）加工（gōng）精度超差出現的故（gù）障類型可（kě）知，需要對其展開故障維修（xiū）管（guǎn）理。針對於軸承故障問題，需（xū）要通過定時定期展開軸承潤滑處理，確保（bǎo）延長軸承的壽命，同時嚴禁超出負（fù）荷使用設備（bèi）。針對於刀架定（dìng）位磨損問題，要加強對（duì）設備的定期（qī）維修檢查，注意對刀架（jià）的潤滑，防止出現撞擊事件或是負荷切削事故問題。針對動靜導軌（guǐ）副故障，需要堅持對導軌加油（yóu），及時更（gèng）換破（pò）損（sǔn）的刮屑板，加強（qiáng）日（rì）常（cháng）維護（hù）保護。

5、結語

在數（shù）控機床加工（gōng）活動中，需要嚴格預防和（hé）控製數（shù）控（kòng）機床加工精度超差問題（tí），在加工（gōng）實際作業中（zhōng），發（fā）現零件加工精度超差出現受到多種因（yīn）素的影響，所呈現出來的故障位置、故障表現（xiàn）形式也不同。采用正確的精（jīng）度故障（zhàng）查找和判斷（duàn）方式（shì），並且針對於故障類型（xíng）製定維修方案（àn），逐一進行故障維修管理，達到提高數控（kòng）機床生產（chǎn）加工質量的目的。

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