數(shù)控車床是機(jī)電一體化在機(jī)械加工領(lǐng)域中的典型產(chǎn)品，它是將電子電力 自動化控制 電機(jī) 檢測 計(jì)算機(jī) 機(jī)床 液壓 電動和加工工藝等技術(shù)集中于一體的自動化設(shè)備，具有高精密度 高效率和高適應(yīng)性的特點(diǎn)

在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障 此類故障隱蔽性很強(qiáng)，診斷難度比較大 形成這類故障的原因主要有五個(gè)方面:一是機(jī)床在到單位后被改動或變化 二是機(jī)床各個(gè)軸的零點(diǎn)偏置 [NULL OFFSET] 異常 三是軸向的反向間隙[BACKLASH]異常 四是電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分異常 五是機(jī)械故障，如絲杠 軸承 軸聯(lián)器等部件 另外加工程序的編制，刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常

一 機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動

系統(tǒng)參數(shù)多數(shù)主要包括機(jī)床進(jìn)給單位 零點(diǎn)偏置 反向間隙等，例如 SlMENS， FANUC數(shù)系統(tǒng)在進(jìn)給單位時(shí)機(jī)床修理過程中進(jìn)行的某些處理，常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化，故障處理完畢后應(yīng)作適時(shí)的調(diào)整和修改; 另一方面由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或者連結(jié)松動也可能造成參數(shù)實(shí)測值的變化，需要對參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿足機(jī)床加工精度的要求

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二 機(jī)械故障導(dǎo)致的加工精度異常

一臺THM6350立式加工中心，采用SIMENS840D系統(tǒng) 在加工連桿模具過程中，忽然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，造成至少1毫米的切削誤差量（Z向過切） 調(diào)查中了解到：故障是忽然發(fā)生的 機(jī)床在點(diǎn)動，MDI(手動數(shù)據(jù)輸入)操作方式下各個(gè)軸運(yùn)行正常，且回參考點(diǎn)正常;無任何報(bào)警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除 分析認(rèn)為，主要應(yīng)對以下幾個(gè)方面逐一進(jìn)行檢查：（1 ） 檢查機(jī)床精度異常時(shí)正在運(yùn)行的加工程序段，特別是刀具長度補(bǔ)償，加工坐標(biāo)系(G54- G59)的校對和計(jì)算 （2 ）在點(diǎn)動方式下，反復(fù)運(yùn)動Z軸，經(jīng)過視 觸 聽對其運(yùn)動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動噪音異常，特別是快速點(diǎn)動，噪音更加明顯由此判斷機(jī)械方面可能存在隱患 （3 ）檢查機(jī)床Z軸精度 用手搖脈沖發(fā)生器移動Z軸(將其倍率定為IXI00的擋位，即每變化一步，電機(jī)進(jìn)給0.1毫米)，配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動情況 在單向運(yùn)動精度保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動，脈沖器每變化一步，機(jī)床Z軸運(yùn)動的實(shí)際距離， d=d1=d2=d3 …=0.lmm，說明電機(jī)運(yùn)行良好，定位精度也良好 而返回機(jī)床實(shí)際運(yùn)動位移的變化上，可以分為四個(gè)階段:<1>機(jī)床運(yùn)動距離dl>d=0.lmm (斜率大于1)； <2>表現(xiàn)出為dl=0.1>d2>d3(斜率小于1)； <3>機(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際沒移動，表現(xiàn)出最標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙;<4>機(jī)床運(yùn)動距離與脈沖器給定數(shù)值相等(斜率等于1)，恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動

無論怎樣對反向間隙(參數(shù) 1851)進(jìn)行補(bǔ)償，其表現(xiàn)出的特征是: 除了 <3>階段能夠補(bǔ)償外，其他各段變化依然存在，特別是<1>階段嚴(yán)重影響到機(jī)床的加工精度 補(bǔ)償中發(fā)現(xiàn)，間隙補(bǔ)償越大， <1>階段移動的距離也越大

分析上述檢查認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因: 一是電機(jī)有異常

二是機(jī)械方面有故障;三是絲杠存在間隙 為了進(jìn)一步診斷故障，將電機(jī)和絲杠完全脫開，分別對電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查 檢查結(jié)果是電機(jī)運(yùn)行正常;在對機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動絲杠時(shí)，返回運(yùn)動初始有非常明顯的空缺感 而正常情況下，應(yīng)能感覺到軸承有序而平滑的移動

三 機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常

有一臺北京產(chǎn)的立式加工中心，配備 SIMENS 840D 系統(tǒng)在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常 檢查發(fā)現(xiàn) X軸存在一定間隙，且電機(jī)啟動時(shí)存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象 有手觸摸X軸電機(jī)時(shí)感覺電機(jī)抖動比較厲害，停止時(shí)抖動不明顯，尤其是點(diǎn)動方式下比較明顯分析認(rèn)為，故障原因有兩點(diǎn)，一是絲杠反向間隙很大;二是 X軸電機(jī)工作異常 利用 SIMENS系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機(jī)進(jìn)行調(diào)試

四 機(jī)床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥

一臺 TH61140加工中心，系統(tǒng)是FANUC181，全閉環(huán)控制方式 加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床 Y軸精度異常，精度誤差最小為0.006mm，最大為 I.4mm.檢查中，機(jī)床已經(jīng)按照要求設(shè)置了 G54 工件坐標(biāo)系 在MDl(手動數(shù)據(jù)輸入方式)方式下，以G54坐標(biāo)系運(yùn)行一段程序即 G00G90G54Y80Fl00； M30 ，待機(jī)床運(yùn)行結(jié)束后顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為 1046.605 ，記錄下該數(shù)值 然后在手動方式下，將機(jī)床點(diǎn)動到其他任意位置，再次在 MDl 方式下運(yùn)行上次的程序段，待機(jī)床停止后，發(fā)現(xiàn)此時(shí)機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)數(shù)值顯示為 1046.992 ，同第一次執(zhí)行后的數(shù)值相比差了0.387mm 按照同樣的方法，將Y軸點(diǎn)動到不同的位置，反復(fù)執(zhí)行該程序段顯示器上顯示的數(shù)值不定 用百分表對 Y軸進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置實(shí)際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認(rèn)為故障原因?yàn)?/span>Y軸重復(fù)定位誤差過大 對Y軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行檢查，重新做補(bǔ)償，均無效果 因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問題 但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警信息呢?進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，次軸為垂直方向的軸，當(dāng) Y軸松開時(shí)主軸箱向下掉，造成了誤差 對機(jī)床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在 Y軸松開時(shí)，先把 Y軸使能加載，再把Y軸松開;而在夾緊時(shí)，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉 調(diào)整后機(jī)床故障得以解決

隨著社會出產(chǎn)的不斷發(fā)展, 機(jī)械裝備的故障維修和調(diào)養(yǎng)逐漸成為具有重要意義的事情 數(shù)字控制機(jī)床作為機(jī)電一體化在機(jī)械加工范疇中的典型裝備, 它的任何部分出現(xiàn)故障, 均可能導(dǎo)致加工精密度減低,甚或機(jī)床停機(jī) 出產(chǎn)擱淺,從而帶來不必要的損失因此,增強(qiáng)數(shù)控制機(jī)床故障診斷與維修的研究十分重要

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