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數控機床加工精度超差故（gù）障維修案（àn）例分析

2021-1-14 來源：商洛職業技術學院作者：吳文韜

摘要（yào）：隨著現代技術的不斷發展，數控自（zì）動化製造（zào）技術水平得到迅猛提升，並（bìng）在工業製造行業中（zhōng）得到廣泛應用（yòng）。當前，借（jiè）助數控機床加工（gōng）技術，通過機械化（huà）、智能化的控製係統，保證工業生產製造各個環節能夠協調配合，提高生產效率，保證生產安全等（děng），為我國工業生產與發展提供堅強的技術支持。但在實際的（de）生產應用中（zhōng），受到內（nèi）外部因素的影響，數控機床設備往（wǎng）往容易出現各種加工故障現象，影響數控機床加工（gōng）的精度。

關鍵詞：數控機（jī）床；精（jīng）度超（chāo）差（chà）故障；維修案例（lì）

數控機床加工技（jì）術主要是利用裝有計算（suàn）機控製係統的自動化機床，邏輯性地處理控製編（biān）碼或是其（qí）他的符號程序，將處（chù）理好的數字代碼輸入到數控裝置中，由此控製機床按照設計要求，自動地進行零件加工。在加（jiā）工中，如果（guǒ）數控機床的機械元件出現故障損耗，則（zé）容易帶來（lái）精度超差（chà）故障，繼而影響整個零部件的加工質（zhì）量和效（xiào）率。對此，需要提高對數控機（jī）床加（jiā）工精度（dù）超差故障的（de）診斷和維修技術，有效避免機床精度方麵的功能性（xìng）故障。

1、數控機床故障類型和特點分析

在機械製造行業中，數控機床憑借自身加工精度高、加工效率高、機械化智能化水平高等優勢（shì）而逐（zhú）漸取代普通機床得到廣泛應用，但（dàn）與此同時，數控（kòng）機床在應用中還存在故障難度係數高、故障原因錯綜複雜且關聯性高等挑戰，對數控機床加工應用企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（xī），常見的（de）數控機床故障類型有以下兩（liǎng）類。

1.1功能性故障

功能性故障主（zhǔ）要（yào）是由於機械化、智能化水平較高的數控加工機床的某一個硬件或是軟件出現故障。功能（néng）性故障具有直接性、維修管理簡易性等特點，隻需要判斷出（chū）數控機床故障位置，通過更（gèng）換、維修損壞的硬件或軟（ruǎn）件故障即可恢複機床的正（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（xiàn）加工精度超差故障時，數控機（jī）床的各項功能（néng）表現正常，但加工工件的精度超差嚴重會導致工件報廢。造（zào）成加工精度超差故障（zhàng）的原（yuán）因多樣，有可能是數控機床（chuáng）刀具磨損等機（jī）械原因，也有可能是數控控製（zhì）係統電氣化故（gù）障（zhàng）等，整體上呈（chéng）現出維修難度（dù）大、影（yǐng）響深遠等特（tè）征。

2、數控機床加工精度超差故障診斷原則

數控機床加工（gōng）精度超差故障呈（chéng）現出複雜性（xìng）的特點，要求在故障診斷中采用嚴格的（de）診斷流程方式，隻有如此才（cái）能夠提高加工精度超差（chà）故障診斷效率以及故障維修（xiū）效（xiào）率。

2.1先外部後（hòu）內部原（yuán）則

造成加工精度超差故障的原因可能是機（jī）械性的也可（kě）能是電氣性的，而（ér）一個數控機（jī）床設備可以分解為電氣部分、液壓部分和機械部分（fèn），因此在故障排查時（shí），維修人員需要先檢查機床的外部（bù）設備（bèi），但需要盡可能避（bì）免拆卸（xiè）零部件，減少設備拆卸對機械設備（bèi）的損傷，保（bǎo）證數控機床具（jù）有較（jiào）長的使（shǐ）用壽命。

2.2先機械後電氣原則

數（shù）控機床整體設備較大，逐一展（zhǎn）開加工精（jīng）度超差故（gù）障排查（chá）需要較長的時間，而且故障診斷的（de）難度係數較大。因此，可以先對機械展開診斷，排除機械（xiè）故障造成的加工精度超差故障問題（tí）之後，再進行電氣部分診斷，由此保證故障維修的質量和安全性。

2.3先靜態後動態原則

數控機床加（jiā）工精度超差故障診斷過（guò）程中，需要保證數（shù）控機床處於斷電狀態，在靜止中查找可能存在的設備損壞現象。之後再通電進行動態運行（háng）中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察測（cè）試，確定故（gù）障存在（zài）的位置，以此做好故（gù）障維修作（zuò）業。

2.4先簡單後複雜原則

造成數控機（jī）床加工精度超（chāo）差故障（zhàng）的（de）原因是多元化的因此在故障排查和診斷（duàn）過程中，必須能夠采用先簡單後複雜的（de）原則方式，從而排（pái）除所有的故障類型，避免有所（suǒ）疏忽，並且極大地提高故障維修的效率。

3、數（shù）控機床加工精（jīng）度（dù）超（chāo）差故障查找判斷方法

3.1數控機床加工精度超差（chà）故（gù）障查找方法

一般情況下，數控機床零部件加工都允許存在一定的精度差，一（yī）旦精度差超過可承（chéng）受範圍，則被（bèi）定義（yì）為精度（dù）超差，零件質量不合格。衡量機床加（jiā）工精度的指標被稱（chēng）為工序能力指數（CPK

），指數越大，則表示元件的（de）尺寸波動範圍（wéi）越小，超差概（gài）率越小。正常的（de）機床工序能力指數為 1，理想工序能力指（zhǐ）數為 1.33，當 CPK ＜ 1 時，則判斷數（shù）控機床存在加工精（jīng）度（dù）超（chāo）差故障。

3.2數控機床加工精度超差故障判斷方法

數控機（jī）床加工精度包括幾何精度、傳（chuán）動精度（dù）和（hé）位置精度等。如果出現精度超（chāo）差，就必須借助各種診斷方式判（pàn）斷（duàn）是屬於哪（nǎ）一種精度超差（chà）故障類型，然後（hòu）針對引起這類精度超（chāo）差故障的原因進行判斷。

第一，了解（jiě）數控（kòng）機床精度的（de）控製方法。

一般的元件工中，數控機床對（duì）加工精（jīng）度的控製是通過其加工（gōng）元件原材料的位移和定位（wèi）精度來實現的。數控控製係統中的伺服係統通過指令脈衝（chōng）指（zhǐ）令設置機元件加工中機床的給進位移量，

以（yǐ）及經過該指令後工作台實際（jì）位移量之間的符合程度（dù）。設計要求以及實際位移量（liàng）的誤差越小，伺服（fú）係統的位移精（jīng）度越高。常用的伺服係統有閉環伺服係統和半閉環伺服係統（tǒng），這（zhè）兩（liǎng）種係統對於（yú）位移精度的控製原理（lǐ）相同（tóng），都是利用插（chā）補（bǔ）運算得（dé）到控製係統的位置指令，借助位置檢測裝置反饋回來機床坐標軸實際（jì）位置的差值盡可能地消除差值，得到精確的位置位移值。兩個係統的不同之（zhī）處在於閉環伺服係統誤差、傳動鏈誤差以及運動中的機械誤差所帶（dài）來的精度超差問題是可以通過提前設計補償的。而（ér）半閉（bì）環伺服係統（tǒng），其後（hòu）期產（chǎn）生的機械誤差、運動誤差等不能夠得到有效補償，

因此加工精（jīng）度超差發生的可能性（xìng）較（jiào）高。

第二，掌握造成（chéng）數控機床精度超差故障的常規原因。

在數控機床加工過（guò）程（chéng）中，任何伺服係統在加工中都不可避免地會出現精度加工超差問題，如機床的機械故障導致（zhì）運動精（jīng）度下（xià）降。在數控機床運行中，機（jī）床的主（zhǔ）軸、導軌、螺母等關鍵零部件的（de）磨損不均會導致運動精度下降（jiàng）。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隙、夾緊允差等設置（zhì）不合理也會導致精度超（chāo）差。出（chū）現超負荷長（zhǎng）期的切削施工，超過規定的移動速度下數控機（jī）床的（de）機電設備會出現丟步問題。

4、數（shù）控機床（chuáng）加工精度超差故障維修案例分析

4.1數控機床加工精度超差故障現狀

第一，具體加（jiā）工案例。在機械製造工業（yè）中，半閉環型數控車床 CAK6150D，在元件（jiàn）加工中出（chū）現 X 方向尺（chǐ）寸（cùn）無規律，加工精度超差現象。根據分（fèn）析可知，該數控機床加工的（de）元件公差帶在 0.04 ～ 0.065mm，在（zài）該數控（kòng）機床正常加工中，其精（jīng）度誤差一般（bān）在（zài） 0.005 ～ 0.025mm，此時 CPK 值為1 ～ 1.13，屬於正常（cháng）的加工精度範圍（wéi）。而當下所加工的元件則出現精度超差故障問題，而（ér）且除了（le）廢品之外（wài），其餘的合格元件的尺寸大小（xiǎo）也呈現出較大的波動，因此通過精度故障的原因排除，可以歸納判定為出現（xiàn）數控機床隨機性加工精度超差故障。

第二，故障表現（xiàn）分析。在分（fèn）析中發現，該半伺（sì）服數控機床的 X 軸同伺服（fú）點擊連接端口軸承缺少潤滑，因（yīn）此在高速的切削加工中，機械內部的冷卻液會破（pò）壞機械設備（bèi）的軸承滾珠（zhū），造成嚴重的（de）設（shè）備磨損現象，而不規則的磨損（sǔn）則導致機床（chuáng）刀架橫向參數不同，定位精度出現參差不齊的情況。另外，還發現該機床的刀架定位銷或孔出（chū）現嚴重磨損，在實際的元件加工中，回轉（zhuǎn）刀架每次的定位位置都不（bú）同，因（yīn）此引（yǐn）起每一個元件的加工尺寸波動較大。更有機床（chuáng）導軌潤滑不良所帶紙的鐵屑等雜物卷入到動靜導軌副之間，導致動靜導（dǎo）軌副之間的摩擦（cā）阻力變化不均勻（yún），機床的運動特（tè）性變（biàn）差。

4.2數控機床加工精度超差故障維修策（cè）略

針對於該（gāi）型號的數（shù）控機床加工精（jīng）度超差出現的故（gù）障類型（xíng）可知，需要對其展（zhǎn）開故障維修管理。針對於軸承故障問題，需要通過定時定（dìng）期展開軸承潤滑處理，確保延長軸承的壽命，同時（shí）嚴禁超出負荷使（shǐ）用（yòng）設備。針對於刀架定位磨損問題，要加強（qiáng）對設備的定期維（wéi）修檢（jiǎn）查，注意對刀架的潤滑，防止出現撞擊事件或是負荷切削事故問（wèn）題。針對動靜導軌副故障，需（xū）要堅持對導軌加油（yóu），及（jí）時更換破損的刮屑板，加強日常維護保護。

5、結語

在數控機（jī）床加工活（huó）動中，需要嚴格預防和（hé）控製數控機床加工精度超差問題（tí），在加工（gōng）實際作業中，發現零件加工精度超差出現受到多種因素的影響，所呈現出來的故障位置、故障表現形式也不同。采用正確的精度故障查找和判斷方式（shì），並且針對於故障類型製定（dìng）維修方案，逐一進行故障維修（xiū）管理，達到提高數控機床生產加工質（zhì）量的目的。

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