淺析數控機床加工精度降低的原因 造成(cheng)加(jia)工精度異常故障的(de)原因隱蔽性(xing)強(qiang)，診斷難(nan)度比(bi)較大，歸納出五(wu)個主要(yao)原因：機床進給(gei)單位被改動或變化；機床(chuang)各個軸的零點偏置異常(chang)；軸向(xiang)的反向(xiang)間隙(xi)異常(chang)；電機運行狀態異常(chang)，即電氣及控制部分(fen)異常(chang)；機械故障，如絲杠，軸承，軸聯(lian)器等部件。另(ling)外加工程(cheng)序的編制，刀具的選擇(ze)及人(ren)為因(yin)素，也可能(neng)導致加(jia)工(gong)精度異常(chang)。  一、造成加工精度異常故障的原因    造成加工精度異常故障的(de)(de)原因隱蔽性強，診斷(duan)難度比較大，歸納出五(wu)個主要原因：機(ji)(ji)床進給單位被改(gai)動或變(bian)化；機(ji)(ji)床各個軸(zhou)的(de)(de)零點(dian)偏(pian)置異常；軸(zhou)向的(de)(de)反(fan)向間隙異常；電(dian)(dian)機(ji)(ji)運行(xing)狀態異常，即電(dian)(dian)氣及控制部分異常；機(ji)(ji)械故障，如絲杠，軸(zhou)承，軸(zhou)聯器等部件。另外(wai)加工程序的(de)(de)編制，刀具的(de)(de)選擇及人(ren)為(wei)因素，也可能(neng)導致(zhi)加工精度異常。    二、數控機床故障診斷原則    1.先(xian)(xian)外(wai)部后內(nei)部數控機(ji)床是(shi)集(ji)機(ji)械，液壓，電氣為一體(ti)的(de)(de)機(ji)床，故(gu)(gu)其(qi)故(gu)(gu)障的(de)(de)發生也會(hui)由這三(san)者綜合反映出來(lai)。維修人員應(ying)先(xian)(xian)由外(wai)向內(nei)逐(zhu)一進行排查，盡(jin)量避免隨意地啟(qi)封，拆卸，否則會(hui)擴大故(gu)(gu)障，使機(ji)床喪失(shi)精度，降低性能。    2.先(xian)機械后電氣一般(ban)來說，機械故障(zhang)較易(yi)發覺，而(er)數控系統故(gu)障的(de)診斷(duan)則難度較(jiao)大些。在故(gu)障檢修(xiu)之前，首先注意排除機(ji)械性的(de)故(gu)障，往(wang)往(wang)可達到(dao)事(shi)半(ban)功倍的(de)效果。    3.先(xian)(xian)靜(jing)后動(dong)先(xian)(xian)在機(ji)床(chuang)斷電的(de)靜(jing)止狀態下，通過了解，觀(guan)察(cha)，測試，分析，確認為非破壞(huai)性(xing)故障(zhang)(zhang)后，方可給機(ji)床(chuang)通電；在運(yun)行工況下，進行動(dong)態的(de)觀(guan)察(cha)，檢驗(yan)和測試，查找故障(zhang)(zhang)。而對(dui)破壞(huai)性(xing)故障(zhang)(zhang)，必須先(xian)(xian)排除危險后，方可通電。    4.先(xian)簡(jian)單后(hou)復雜當出現多種故障互相交(jiao)織掩蓋(gai)，一時無從(cong)下手時，應(ying)先(xian)解決(jue)容(rong)易的問(wen)題，后(hou)解決(jue)難度(du)較大的問(wen)題。往往簡(jian)單問(wen)題解決(jue)后(hou)，難度(du)大的問(wen)題也可能變(bian)得容(rong)易。    三、數控機床故障診斷方法    1.直觀法：（望(wang)聞(wen)(wen)問(wen)切(qie)）問(wen)-機床(chuang)的故障現象，加工狀(zhuang)況等；看-CRT報警(jing)信(xin)息，報警(jing)指(zhi)示(shi)燈，電(dian)容(rong)器等元件(jian)變(bian)形煙熏燒焦，保護(hu)器脫扣等；聽(ting)-異(yi)常聲響(xiang)；聞(wen)(wen)-電(dian)氣元件(jian)焦糊(hu)味及其它異味；摸-發熱，振動(dong)，接觸不良等(deng)。    2.參(can)(can)數檢查(cha)法(fa)：參(can)(can)數通常是存放在RAM中，有時電(dian)池電(dian)壓(ya)不足(zu)，系(xi)統長期不通電(dian)或外部干擾都(dou)會(hui)使參(can)(can)數丟失或混亂，應(ying)根據故(gu)障特(te)征，檢查(cha)和校對(dui)有關參(can)(can)數。    3.隔(ge)離法(fa)：一些故障，難以區分(fen)是(shi)數控部分(fen)，還是(shi)伺服系統或機械部(bu)分造成的，常采(cai)用隔離法。    4.同(tong)類對調法用同(tong)功(gong)能的備用板替換被懷疑有故(gu)障的模板，或將功(gong)能相(xiang)同(tong)的模板或單(dan)元相(xiang)互交(jiao)換。    5.功(gong)(gong)能程(cheng)(cheng)序測試法(fa)將G，M，S，T，功(gong)(gong)能的全部指(zhi)令編(bian)寫一些小程(cheng)(cheng)序，在診斷故(gu)障時運(yun)行這(zhe)些程(cheng)(cheng)序，即(ji)可判斷功(gong)(gong)能的缺(que)失(shi)。    四、加工精度異常故障診斷和處理實例    1.機械(xie)故障導致加(jia)工精度異常    故障現象：一臺(tai)SV-1000立式加工中心，采(cai)用Frank系統。在加工連桿模(mo)具過程中，忽然發現Z軸進給(gei)異常，造成至少1mm的切(qie)削誤(wu)差量(liang)（Z方向過切(qie)）。    故障診斷：調(diao)查中了解到，故障是忽然(ran)發(fa)生的。機床在點(dian)動(dong)，在手動(dong)輸入數(shu)據(ju)方式操作(zuo)下各個(ge)軸(zhou)運行正常，且回參考點(dian)正常，無任何報警提示，電(dian)氣控制部分硬故障的可(ke)能(neng)性(xing)排除(chu)。應主要對(dui)以下幾個(ge)方面逐一(yi)進行檢查。    檢(jian)查(cha)機床精度(du)異(yi)常(chang)時正在運行的加(jia)(jia)工(gong)程(cheng)序(xu)段，特別是(shi)刀(dao)具長度(du)補(bu)償(chang)，加(jia)(jia)工(gong)坐標(biao)系（G54-G59）的校對和計算。    在(zai)點動(dong)(dong)方式下，反復運(yun)(yun)動(dong)(dong)Z軸，經過(guo)視(shi)，觸，聽，對(dui)其(qi)運(yun)(yun)動(dong)(dong)狀態診斷，發現Z向運(yun)(yun)動(dong)(dong)噪音(yin)異常(chang)，特(te)別是(shi)快速點動(dong)(dong)，噪音(yin)更加明顯。由此判(pan)斷，機械方面可能存在(zai)隱患。    檢(jian)查機床Z軸精度。用手搖脈沖發生器移動Z軸，（將(jiang)其倍率定為1×100的擋(dang)位，即每變化一步，電機進給0.1mm），配合(he)百分表觀察(cha)Z軸(zhou)的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)情況。在單向(xiang)運(yun)(yun)動(dong)保持正常后作為起始(shi)點的(de)(de)正向(xiang)運(yun)(yun)動(dong)，脈沖器每變化一步(bu)，機(ji)床(chuang)Z軸(zhou)運(yun)(yun)動(dong)的(de)(de)實際距離(li)d=d1=d2=d3=…=0.1mm，說(shuo)明電機(ji)運(yun)(yun)行良好，定(ding)位精度也良好。而返回機(ji)床(chuang)實際運(yun)(yun)動(dong)位移(yi)(yi)的(de)(de)變化上，可以分為四個階段(duan)：（1）機(ji)床(chuang)運(yun)(yun)動(dong)距離(li)d1>d=0.1mm（斜(xie)率大(da)于1）；（2）表(biao)現出為d1=0.1mm>d2>d3（斜(xie)率小于1）；（3）機(ji)床(chuang)機(ji)構實際沒(mei)移(yi)(yi)動(dong)，表(biao)現出最標(biao)準(zhun)的(de)(de)反向(xiang)間(jian)隙(xi)；（4）機(ji)床(chuang)運(yun)(yun)動(dong)距離(li)與脈沖器經定(ding)數值相等（斜(xie)率等于1），恢復到機(ji)床(chuang)的(de)(de)正常運(yun)(yun)動(dong)。無論(lun)怎(zen)樣對反向(xiang)間(jian)隙(xi)進行補(bu)償(chang)(chang)，其表(biao)現出的(de)(de)特征是：除了（3）階段(duan)補(bu)償(chang)(chang)外，其他各段(duan)變化依然存在，特別是（1）階段(duan)嚴重影(ying)響(xiang)到機(ji)床(chuang)的(de)(de)加工精度。補(bu)償(chang)(chang)中發現，間(jian)隙(xi)補(bu)償(chang)(chang)越大(da)，（1）階段(duan)移(yi)(yi)動(dong)的(de)(de)距離(li)也越大(da)。    分(fen)析(xi)上(shang)述檢(jian)查認為存(cun)在幾點(dian)可能(neng)原(yuan)因：一(yi)是電(dian)(dian)機(ji)有異常，二(er)是機(ji)械(xie)方面有故障(zhang)，三是絲(si)杠(gang)(gang)存(cun)在間隙。為了進(jin)一(yi)步診斷故障(zhang)，將(jiang)電(dian)(dian)機(ji)和絲(si)杠(gang)(gang)完全(quan)脫(tuo)開，分(fen)別對電(dian)(dian)機(ji)和機(ji)械(xie)部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)檢(jian)查。檢(jian)查結果是電(dian)(dian)機(ji)運(yun)行(xing)正常；在對機(ji)械(xie)部(bu)分(fen)診斷中(zhong)發(fa)現，用手盤動絲(si)杠(gang)(gang)時(shi)，返(fan)回(hui)運(yun)動初始有很大的(de)空缺感(gan)(gan)。而正常情況下(xia)，應該能(neng)感(gan)(gan)覺到軸承(cheng)有序而平滑(hua)的(de)移(yi)動。    故障處(chu)理：經過拆卸檢查發現該軸承確實受(shou)損，且有滾(gun)珠脫落。更換后機(ji)床恢復(fu)正常。    2.控制邏輯不(bu)妥(tuo)導致加工精(jing)度異常    故障現象(xiang)：一臺上海機床廠家生產(chan)的加工中心，系(xi)(xi)(xi)統是Frank.加工過程中(zhong)，發現(xian)(xian)該(gai)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)X軸精(jing)度異(yi)常(chang)，精(jing)度誤(wu)(wu)差最小為(wei)0.008mm，最大為(wei)1.2mm.故(gu)障診(zhen)斷：檢(jian)(jian)查(cha)中(zhong)，機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)已經按照要求設置了(le)G54工件坐(zuo)標系(xi)(xi)(xi)。在(zai)(zai)手(shou)動(dong)輸入數(shu)據(ju)方(fang)式(shi)操作下(xia)，以G54坐(zuo)標系(xi)(xi)(xi)運(yun)行(xing)(xing)一段(duan)(duan)程序即(ji)“GOOG90G54X60.OY70.OF150；M30；”，待(dai)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)運(yun)行(xing)(xing)結束后(hou)(hou)顯(xian)(xian)(xian)示(shi)器上(shang)顯(xian)(xian)(xian)示(shi)的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)械坐(zuo)標值(zhi)為(wei)（X軸）“-1025.243”，記錄下(xia)該(gai)數(shu)值(zhi)。然后(hou)(hou)在(zai)(zai)手(shou)動(dong)方(fang)式(shi)下(xia)，將機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)點動(dong)到(dao)(dao)其(qi)他任意位(wei)(wei)置，再(zai)次(ci)在(zai)(zai)手(shou)動(dong)輸入數(shu)據(ju)方(fang)式(shi)操作下(xia)運(yun)行(xing)(xing)剛才的(de)(de)(de)(de)程序段(duan)(duan)，待(dai)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)停止后(hou)(hou)，發現(xian)(xian)此(ci)(ci)時(shi)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)坐(zuo)標數(shu)值(zhi)顯(xian)(xian)(xian)示(shi)為(wei)“-1024.891”，同(tong)(tong)(tong)上(shang)一次(ci)執行(xing)(xing)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)比較相差了(le)0.352mm.按照同(tong)(tong)(tong)樣的(de)(de)(de)(de)方(fang)法，將X軸點動(dong)移動(dong)到(dao)(dao)不同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)置，反復(fu)(fu)執行(xing)(xing)該(gai)程序段(duan)(duan)，而(er)顯(xian)(xian)(xian)示(shi)器上(shang)顯(xian)(xian)(xian)示(shi)的(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)都有所不同(tong)(tong)(tong)（不穩(wen)定(ding)）。用百分(fen)表對X軸進行(xing)(xing)仔細檢(jian)(jian)查(cha)，發現(xian)(xian)機(ji)(ji)械位(wei)(wei)置實際誤(wu)(wu)差同(tong)(tong)(tong)數(shu)字顯(xian)(xian)(xian)示(shi)出來的(de)(de)(de)(de)誤(wu)(wu)差基本一致，從而(er)認(ren)為(wei)故(gu)障原因(yin)為(wei)X軸重復(fu)(fu)定(ding)位(wei)(wei)誤(wu)(wu)差過大。對X軸的(de)(de)(de)(de)反向間隙及定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度進行(xing)(xing)檢(jian)(jian)查(cha)，重新(xin)補(bu)償其(qi)誤(wu)(wu)差值(zhi)，結果起不到(dao)(dao)任何作用。因(yin)此(ci)(ci)懷疑光柵尺及系(xi)(xi)(xi)統參數(shu)等有問(wen)題。但為(wei)什么產生如此(ci)(ci)大的(de)(de)(de)(de)誤(wu)(wu)差，卻(que)又未(wei)出現(xian)(xian)相應的(de)(de)(de)(de)報(bao)警信息進一步(bu)檢(jian)(jian)查(cha)發現(xian)(xian)，此(ci)(ci)軸為(wei)垂直方(fang)向的(de)(de)(de)(de)軸，當X軸松開時(shi)主軸箱向下掉，造(zao)成了誤差(cha)。    故障處理：對機床(chuang)的PLC邏輯控制(zhi)程序做(zuo)了修改，即在X軸(zhou)松開時，先(xian)把(ba)(ba)X軸(zhou)使(shi)能(neng)加載，再把(ba)(ba)X軸(zhou)松開；而在X軸(zhou)夾緊時，先(xian)把(ba)(ba)X軸(zhou)夾緊后，再把(ba)(ba)使(shi)能(neng)去掉。調整后機床故障得(de)以解決(jue)。    3.機(ji)床位置(zhi)問題導致(zhi)加工精度異常    故障現象(xiang)：一(yi)臺杭州產的立式數控銑床，配備北京(jing)KND-10M系統。在點動(dong)或加工(gong)過程中，發(fa)現Z軸異常。    故障(zhang)診(zhen)斷(duan)：檢(jian)查發(fa)現，Z軸上下移動(dong)(dong)(dong)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)且(qie)(qie)有(you)(you)(you)(you)噪(zao)聲(sheng)，且(qie)(qie)存在(zai)(zai)一(yi)定(ding)(ding)間隙。電(dian)機(ji)啟(qi)動(dong)(dong)(dong)時，在(zai)(zai)點動(dong)(dong)(dong)方式下Z軸向上運(yun)動(dong)(dong)(dong)存在(zai)(zai)不(bu)(bu)(bu)穩定(ding)(ding)的(de)(de)噪(zao)聲(sheng)及受(shou)力(li)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)，且(qie)(qie)感覺電(dian)機(ji)抖(dou)動(dong)(dong)(dong)比較厲害；而向下運(yun)動(dong)(dong)(dong)時，就沒(mei)有(you)(you)(you)(you)抖(dou)動(dong)(dong)(dong)得這么明(ming)(ming)顯(xian)(xian)；停(ting)止時不(bu)(bu)(bu)抖(dou)動(dong)(dong)(dong)，在(zai)(zai)加工(gong)過(guo)程(cheng)中表現得比較明(ming)(ming)顯(xian)(xian)。分析認為，故障(zhang)原因(yin)有(you)(you)(you)(you)三點：一(yi)是(shi)(shi)絲(si)杠反向間隙很(hen)大；二是(shi)(shi)Z軸電(dian)機(ji)工(gong)作異(yi)常；三是(shi)(shi)皮(pi)帶(dai)輪(lun)受(shou)損至(zhi)受(shou)力(li)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)。但(dan)有(you)(you)(you)(you)一(yi)個問題(ti)要注意的(de)(de)是(shi)(shi)，停(ting)止時不(bu)(bu)(bu)抖(dou)動(dong)(dong)(dong)，上下運(yun)動(dong)(dong)(dong)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)，所以電(dian)機(ji)工(gong)作異(yi)常這個問題(ti)可以排(pai)除。因(yin)此先對機(ji)械部分診(zhen)斷(duan)，在(zai)(zai)診(zhen)斷(duan)測試過(guo)程(cheng)中沒(mei)有(you)(you)(you)(you)發(fa)現異(yi)常，在(zai)(zai)公差之內。利用排(pai)除法(fa)則，余下的(de)(de)只(zhi)有(you)(you)(you)(you)皮(pi)帶(dai)問題(ti)了，在(zai)(zai)檢(jian)測皮(pi)帶(dai)時，發(fa)覺這條皮(pi)帶(dai)剛換不(bu)(bu)(bu)久，但(dan)在(zai)(zai)細(xi)心檢(jian)測皮(pi)帶(dai)時，發(fa)現皮(pi)帶(dai)內側出現不(bu)(bu)(bu)同(tong)程(cheng)度的(de)(de)受(shou)損，很(hen)明(ming)(ming)顯(xian)(xian)是(shi)(shi)受(shou)力(li)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)所至(zhi)，是(shi)(shi)什么原因(yin)造(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)呢在(zai)(zai)診(zhen)斷(duan)中發(fa)現電(dian)機(ji)放(fang)置有(you)(you)(you)(you)問題(ti)，即裝夾的(de)(de)角度位置不(bu)(bu)(bu)對稱造(zao)(zao)成(cheng)受(shou)力(li)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)(jun)。    故(gu)障處理：只要將電(dian)機(ji)重裝(zhuang)，對準(zhun)角度(du)，測量好距離（電(dian)機(ji)與Z軸(zhou)(zhou)的軸(zhou)(zhou)承），皮帶兩邊（長度(du)）要均勻。這樣，Z軸(zhou)(zhou)上下移動(dong)(dong)不均勻且(qie)有噪(zao)聲及抖動(dong)(dong)現象就消除了，Z軸(zhou)(zhou)加(jia)工恢復正常。    4.系統參數未優化，電機運行(xing)異常    導(dao)致加工(gong)精度異常系統(tong)參(can)數(shu)主(zhu)要(yao)包括(kuo)機(ji)(ji)床(chuang)進給單位，零(ling)(ling)點偏置(zhi)(zhi)，反(fan)向間隙(xi)等(deng)。例如Frank數(shu)控系統(tong)，其進給單位有公制和英制兩種。在機(ji)(ji)床(chuang)修(xiu)理(li)過程中對于局部(bu)處(chu)理(li)，常常影響(xiang)到零(ling)(ling)點偏置(zhi)(zhi)和間隙(xi)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)，故障(zhang)處(chu)理(li)完(wan)畢后(hou)應作適時的(de)(de)調整和修(xiu)改；另(ling)一方面，由于機(ji)(ji)械磨損嚴(yan)重或連接位松動(dong)也可(ke)能造(zao)成參(can)數(shu)實測(ce)值的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)，需要(yao)對參(can)數(shu)做相應的(de)(de)修(xiu)改才能滿(man)足機(ji)(ji)床(chuang)加工(gong)精度的(de)(de)要(yao)求。    故(gu)障現象：一臺杭州產的立式數控銑(xian)床(chuang)，配(pei)備北京KND-10M系統。在加(jia)工過(guo)程中，發現X軸(zhou)精度(du)異常。    故(gu)障診斷：檢查發(fa)現(xian)X軸存(cun)在(zai)一定間(jian)隙，且電機啟動(dong)時(shi)(shi)存(cun)在(zai)不穩(wen)定的現(xian)象。用(yong)手觸摸X軸電機時(shi)(shi)感覺(jue)電機拉(la)動(dong)比較厲(li)害，停(ting)止時(shi)(shi)拉(la)動(dong)不明(ming)顯(xian)(xian)，尤(you)其是(shi)點動(dong)方式下比較明(ming)顯(xian)(xian)。分(fen)析認為(wei)，故(gu)障原(yuan)因有(you)兩點：一是(shi)絲杠反(fan)間(jian)隙很大(da)；二(er)是(shi)X軸電機工(gong)作異(yi)常。    故障處理：利(li)用KND-10M系統的(de)參數(shu)功(gong)能，對(dui)電機(ji)進行(xing)調試(shi)。首先(xian)對(dui)存在的(de)間隙進行(xing)補償(chang)，再調整伺(si)服系統參數(shu)及脈沖抑(yi)制功(gong)能參數(shu)，X軸電機(ji)的(de)抖(dou)動消除，機(ji)床加(jia)工精度恢復正常。