数控机床故障诊断与维修实例

数控机床的故障现象是多种多样的，其表现形式也没有简单的规律可遵

循。对数控机床故障进行分析时，应当注意到数控机床本身的特点。

． 1 数控机床爬行与振动的分析

数控机床的滑动部件，如工作台、溜板、滑座等，在低速运动时常常会出

现爬行现象。所谓爬行就是指上述部件时走时停的非匀速运动，轻微时表现为
目光不易察觉的振颤，严重时表现为大距离冲动。由于爬行是非匀速冲动，从
而严重地影响了加工精度；对定位精度要求高的数控机床则难以实现精确定
位及微量进给；个别情况还可能出现扎刀，蹦飞工件等情况，故应引起高度
重视。
1、引起爬行的几个因素引起爬行的因素很多，归纳起来主要有以下几种：

（ 1 ）磨擦阻力变化引起的爬行机床床身导轨和工作台导轨面都是经过磨削
或刮削的，宏观看是平直而光滑的，但在微观上却存在着不同程度的犬牙参
差的微峰。滑动导轨的两个接触面只是两面的微峰峰尖接触，所以它们之间实
际接触面积是非常小的，因而峰尖所承受的压力之高，远远超过其弹性变形
的极限而出现塑性变形，尤其是大（重）型数控机床更为突出。此外，发生塑
性变形的接触点的金属分子会产生强烈的粘着作用。由于参差不齐的微峰会出
现相互交错啮合，相对运动时便产生了爬行现象。这便是机床相对运动的两导
轨表面产生磨擦阻力的主要根源。
机床的爬行现象主要发生在低速运动时，此时两导轨面之间难以形成高速
运动时的动压油膜，从而出现了由微峰直接接触的边界润滑。这时两导轨表面
的微峰直接接触，压力极高，因而发生塑性变形，运动导致接触局部高热，

“

”

出现金属分子的粘着，也称冷焊，这时两导轨间的磨擦系数是相当大的。
我们都知道，推动一个物体运动所用的力应大于维持这个物体运动所用的
力。也就是静磨擦力（静磨擦系数）大于动磨擦力（动磨擦系数）。在低速运
动开始的短暂时间，磨擦系数 μ b 从静止状态下的最大值开始呈迅速下降趋势
至最小值。此时工作台表现为向前冲动。随着速度 υ 的增大，而开始上升。上升
到较大值时，磨擦阻力增大，工作台趋向静止。此时，由于磨擦阻力的增大，
相对驱动也随之增大。当驱动增大到足以克服磨擦阻力时，工作台又重复出现
以前的相同冲动，驱动力随之减小。这个驱动力和磨擦力不断变化的过程，也
就是工作台时走时停的循环冲动过程，这便是爬行的因素之一。

（ 2 ）机械零（部）件别劲引起的爬行由于执行元件与运动部件中心线不同

心或不平行（如滚珠丝杠螺母副之间）；或执行元件与导向面不平行（如工
作台与床身导轨之间）；或运动部件导向装置夹得太紧（如导轨副预紧过
大）；或液压缸活塞与活塞杆不同心产生别劲等现象均会造烦恼因磨擦阻力
不均而产生爬行。还有因导轨平行度及扭曲度大，或导轨各段变化不一致使工
作台移动时所需克服的阻力经常变化，滑动表面油膜破坏，导致出现爬行。

（ 3 ）润滑不良引起的爬行当运动副的滑动速度减小时，油楔作用减弱，润

滑油膜厚度降低，甚至破裂，造成金属表面局部接触。当滑动速度降低到一定
数值时，油膜断裂比率增加，磨擦力随之增大，这种变化的磨擦力将导致工