吳文韜

（商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

摘　要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控自動(dòng)化制造技術(shù)水平得到迅猛提升，并在工業(yè)制造行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，借助數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)，通過(guò)機(jī)械化、智能化的控制系統(tǒng)，保證工業(yè)生產(chǎn)制造各個(gè)環(huán)節(jié)能夠協(xié)調(diào)配合，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全等，為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支持。但在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，受到內(nèi)外部因素的影響，數(shù)控機(jī)床設(shè)備往往容易出現(xiàn)各種加工故障現(xiàn)象，影響數(shù)控機(jī)床加工的精度。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；精度超差故障；維修案例

數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)主要是利用裝有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，邏輯性地處理控制編碼或是其他的符號(hào)程序，將處理好的數(shù)字代碼輸入到數(shù)控裝置中，由此控制機(jī)床按照設(shè)計(jì)要求，自動(dòng)地進(jìn)行零件加工。在加工中，如果數(shù)控機(jī)床的機(jī)械元件出現(xiàn)故障損耗，則容易帶來(lái)精度超差故障，繼而影響整個(gè)零部件的加工質(zhì)量和效率。對(duì)此，需要提高對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障的診斷和維修技術(shù)，有效避免機(jī)床精度方面的功能性故障。

1、數(shù)控機(jī)床故障類型和特點(diǎn)分析

在機(jī)械制造行業(yè)中，數(shù)控機(jī)床憑借自身加工精度高、加工效率高、機(jī)械化智能化水平高等優(yōu)勢(shì)而逐漸取代普通機(jī)床得到廣泛應(yīng)用，但與此同時(shí)，數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用中還存在故障難度系數(shù)高、故障原因錯(cuò)綜復(fù)雜且關(guān)聯(lián)性高等挑戰(zhàn)，對(duì)數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用企業(yè)提出更高的技術(shù)要求。基于對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能和結(jié)構(gòu)分析，常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床故障類型有以下兩類。

1.1、功能性故障

功能性故障主要是由于機(jī)械化、智能化水平較高的數(shù)控加工機(jī)床的某一個(gè)硬件或是軟件出現(xiàn)故障。功能性故障具有直接性、維修管理簡(jiǎn)易性等特點(diǎn)，只需要判斷出數(shù)控機(jī)床故障位置，通過(guò)更換、維修損壞的硬件或軟件故障即可恢復(fù)機(jī)床的正常運(yùn)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(dāng)出現(xiàn)加工精度超差故障時(shí)，數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)功能表現(xiàn)正常，但加工工件的精度超差嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致工件報(bào)廢。造成加工精度超差故障的原因多樣，有可能是數(shù)控機(jī)床刀具磨損等機(jī)械原因，也有可能是數(shù)控控制系統(tǒng)電氣化故障等，整體上呈現(xiàn)出維修難度大、影響深遠(yuǎn)等特征。

2、數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障診斷原則

數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障呈現(xiàn)出復(fù)雜性的特點(diǎn)，要求在故障診斷中采用嚴(yán)格的診斷流程方式，只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、先外部后內(nèi)部原則

造成加工精度超差故障的原因可能是機(jī)械性的也可能是電氣性的，而一個(gè)數(shù)控機(jī)床設(shè)備可以分解為電氣部分、液壓部分和機(jī)械部分，因此在故障排查時(shí)，維修人員需要先檢查機(jī)床的外部設(shè)備，但需要盡可能避免拆卸零部件，減少設(shè)備拆卸對(duì)機(jī)械設(shè)備的損傷，保證數(shù)控機(jī)床具有較長(zhǎng)的使用壽命。

2.2、先機(jī)械后電氣原則

數(shù)控機(jī)床整體設(shè)備較大，逐一展開(kāi)加工精度超差故障排查需要較長(zhǎng)的時(shí)間，而且故障診斷的難度系數(shù)較大。因此，可以先對(duì)機(jī)械展開(kāi)診斷，排除機(jī)械故障造成的加工精度超差故障問(wèn)題之后，再進(jìn)行電氣部分診斷，由此保證故障維修的質(zhì)量和安全性。

2.3、先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)原則

數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障診斷過(guò)程中，需要保證數(shù)控機(jī)床處于斷電狀態(tài)，在靜止中查找可能存在的設(shè)備損壞現(xiàn)象。之后再通電進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行中的數(shù)控機(jī)床故障檢查，對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)中的各個(gè)過(guò)程，各個(gè)機(jī)械元件進(jìn)行觀察測(cè)試，確定故障存在的位置，以此做好故障維修作業(yè)。

2.4、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜原則

造成數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障的原因是多元化的因此在故障排查和診斷過(guò)程中，必須能夠采用先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的原則方式，從而排除所有的故障類型，避免有所疏忽，并且極大地提高故障維修的效率。

3、數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障查找判斷方法

3.1、數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障查找方法

一般情況下，數(shù)控機(jī)床零部件加工都允許存在一定的精度差，一旦精度差超過(guò)可承受范圍，則被定義為精度超差，零件質(zhì)量不合格。衡量機(jī)床加工精度的指標(biāo)被稱為工序能力指數(shù)（CPK），指數(shù)越大，則表示元件的尺寸波動(dòng)范圍越小，超差概率越小。正常的機(jī)床工序能力指數(shù)為 1，理想工序能力指數(shù)為 1.33，當(dāng) CPK＜1 時(shí)，則判斷數(shù)控機(jī)床存在加工精度超差故障。

3.2、數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障判斷方法

數(shù)控機(jī)床加工精度包括幾何精度、傳動(dòng)精度和位置精度等。如果出現(xiàn)精度超差，就必須借助各種診斷方式判斷是屬于哪一種精度超差故障類型，然后針對(duì)引起這類精度超差故障的原因進(jìn)行判斷。

，了解數(shù)控機(jī)床精度的控制方法。

一般的元件工中，數(shù)控機(jī)床對(duì)加工精度的控制是通過(guò)其加工元件原材料的位移和定位精度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)控控制系統(tǒng)中的伺服系統(tǒng)通過(guò)指令脈沖指令設(shè)置機(jī)元件加工中機(jī)床的給進(jìn)位移量，以及經(jīng)過(guò)該指令后工作臺(tái)實(shí)際位移量之間的符合程度。設(shè)計(jì)要求以及實(shí)際位移量的誤差越小，伺服系統(tǒng)的位移精度越高。常用的伺服系統(tǒng)有閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)對(duì)于位移精度的控制原理相同，都是利用插補(bǔ)運(yùn)算得到控制系統(tǒng)的位置指令，借助位置檢測(cè)裝置反饋回來(lái)機(jī)床坐標(biāo)軸實(shí)際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(gè)系統(tǒng)的不同之處在于閉環(huán)伺服系統(tǒng)誤差、傳動(dòng)鏈誤差以及運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械誤差所帶來(lái)的精度超差問(wèn)題是可以通過(guò)提前設(shè)計(jì)補(bǔ)償?shù)摹６腴]環(huán)伺服系統(tǒng)，其后期產(chǎn)生的機(jī)械誤差、運(yùn)動(dòng)誤差等不能夠得到有效補(bǔ)償，因此加工精度超差發(fā)生的可能性較高。

第二，掌握造成數(shù)控機(jī)床精度超差故障的常規(guī)原因。

在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，任何伺服系統(tǒng)在加工中都不可避免地會(huì)出現(xiàn)精度加工超差問(wèn)題，如機(jī)床的機(jī)械故障導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)精度下降。在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中，機(jī)床的主軸、導(dǎo)軌、螺母等關(guān)鍵零部件的磨損不均會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)精度下降。機(jī)床的機(jī)電設(shè)備的參數(shù)設(shè)施不合理，如導(dǎo)致位置控制有關(guān)參數(shù)反向間隙、夾緊允差等設(shè)置不合理也會(huì)導(dǎo)致精度超差。出現(xiàn)超負(fù)荷長(zhǎng)期的切削施工，超過(guò)規(guī)定的移動(dòng)速度下數(shù)控機(jī)床的機(jī)電設(shè)備會(huì)出現(xiàn)丟步問(wèn)題。

4、數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障維修案例分析 

4.1、數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障現(xiàn)狀

，具體加工案例。在機(jī)械制造工業(yè)中，半閉環(huán)型數(shù)控車床 CAK6150D，在元件加工中出現(xiàn) X 方向尺寸無(wú)規(guī)律，加工精度超差現(xiàn)象。根據(jù)分析可知，該數(shù)控機(jī)床加工的元件公差帶在 0.04 ～ 0.065mm，在該數(shù)控機(jī)床正常加工中，其精度誤差一般在 0.005 ～ 0.025mm，此時(shí) CPK 值為1 ～ 1.13，屬于正常的加工精度范圍。而當(dāng)下所加工的元件則出現(xiàn)精度超差故障問(wèn)題，而且除了廢品之外，其余的合格元件的尺寸大小也呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)，因此通過(guò)精度故障的原因排除，可以歸納判定為出現(xiàn)數(shù)控機(jī)床隨機(jī)性加工精度超差故障。

第二，故障表現(xiàn)分析。在分析中發(fā)現(xiàn)，該半伺服數(shù)控機(jī)床的 X 軸同伺服點(diǎn)擊連接端口軸承缺少潤(rùn)滑，因此在高速的切削加工中，機(jī)械內(nèi)部的冷卻液會(huì)破壞機(jī)械設(shè)備的軸承滾珠，造成嚴(yán)重的設(shè)備磨損現(xiàn)象，而不規(guī)則的磨損則導(dǎo)致機(jī)床刀架橫向參數(shù)不同，定位精度出現(xiàn)參差不齊的情況。另外，還發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的刀架定位銷或孔出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，在實(shí)際的元件加工中，回轉(zhuǎn)刀架每次的定位位置都不同，因此引起每一個(gè)元件的加工尺寸波動(dòng)較大。更有機(jī)床導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良所帶紙的鐵屑等雜物卷入到動(dòng)靜導(dǎo)軌副之間，導(dǎo)致動(dòng)靜導(dǎo)軌副之間的摩擦阻力變化不均勻，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性變差。

4.2、數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障維修策略

針對(duì)于該型號(hào)的數(shù)控機(jī)床加工精度超差出現(xiàn)的故障類型可知，需要對(duì)其展開(kāi)故障維修管理。針對(duì)于軸承故障問(wèn)題，需要通過(guò)定時(shí)定期展開(kāi)軸承潤(rùn)滑處理，確保延長(zhǎng)軸承的壽命，同時(shí)嚴(yán)禁超出負(fù)荷使用設(shè)備。針對(duì)于刀架定位磨損問(wèn)題，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的定期維修檢查，注意對(duì)刀架的潤(rùn)滑，防止出現(xiàn)撞擊事件或是負(fù)荷切削事故問(wèn)題。針對(duì)動(dòng)靜導(dǎo)軌副故障，需要堅(jiān)持對(duì)導(dǎo)軌加油，及時(shí)更換破損的刮屑板，加強(qiáng)日常維護(hù)保護(hù)。

5、結(jié)語(yǔ)

在數(shù)控機(jī)床加工活動(dòng)中，需要嚴(yán)格預(yù)防和控制數(shù)控機(jī)床加工精度超差問(wèn)題，在加工實(shí)際作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)零件加工精度超差出現(xiàn)受到多種因素的影響，所呈現(xiàn)出來(lái)的故障位置、故障表現(xiàn)形式也不同。采用正確的精度故障查找和判斷方式，并且針對(duì)于故障類型制定維修方案，逐一進(jìn)行故障維修管理，達(dá)到提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工質(zhì)量的目的。