加工中心切圆的一种异常现象分析

加工中心的工作精度是检验机床整机性能的重要指标，通过对被加工件的检验及分
析，可以对整机的各个性能作出较全面的判定。如果通过对加工件的检验发现有问题，
那么此时判定被加工件的形状就变得非常重要，只有明确判定工件的形状，才能就
此展开对机床的性能进行分析。下面就加工中心切圆时出现的一种异常现象作如下介
绍分析。

图 1

图 2

在用雷尼绍激光干涉仪对某立式加工中心所切的圆进行检验时，屏幕上出现了图 1 所
示的形状。立式加工中心进行切圆加工是通过 X 轴与 Y 轴联动插补来实现的，从移动
速度上来说由 Y1 到 X1 的过程是机床 Y 轴速度越来越快，当到达 X1 点时达到最快，
而 X 轴是越来越慢，X1 点是机床 X 轴反向点。从 Y2 到 X2 点也是同样的过程。而恰恰
就在 X1 和 X2 点上出现了两尖点，首先从图形上看，可以肯定是 X 轴在反向时出现
了问题。那么 X 轴怎么会在反向时突然向外跳动然后又迅速拉回呢?如果真是这样的
话，那么只有一种可能，就是系统出现了问题，在 X 轴反向时系统给出了一个向外
跳动的指令，但这一假设是不可能的。之后又用百分表进行测量，在 X1 及 X2 点处的
确出现了跳表。经过认真仔细的分析，最终确认在 X1 及 X2 处发生的实际情况如图 2
所示，当 X 轴到达 X1 及 X2 点时，X 轴根本没动，而此时 Y 轴却一直在进行着插补
运动，当 Y 轴运行了 Ya 距离后，X 轴却突然运行了 Xa 段距离，得出这一实际情况
后就可以对机床进行现象分析了。
 
作为 X 轴在 Y 轴运行了 Ya 距离的同时，X 轴的电动机也同时做着插补运动，而 X 轴
不动，说明此时的机床低速特性非常差，可以肯定机床的失动量非常大，而造成这
一现象的根本原因是机床电动机惯量与机床移动件的移动惯量的匹配不恰当。移动件
的惯量一般而言，不应大于电动机惯量的 3 倍，如果超出 3 倍，将造成机床的定位精
度超差或机床失动量过大。分析图 2，X 轴突然运动 Xa 是由于此时 X 轴运动最慢的时
候，其每次运动的插补补偿值非常小，由于 X 轴的失动量太大，那么虽然电动机在
动，但移动件并不移动，当电动机的运转达到一定数值后，X 轴却突然跳动，就造成
了图 2 的结果。之后通过计算也证明了这一判断是正确的。
 
通过这一次实践说明，仪器是可以检验出机床的异常现象的，但必须对仪器中显示
的图形进行仔细的分析，才能得出正确的结论。