数控机床加工精度异常故障的维护

系统参数发生变化或改动、机械故障、机床电气参数未优化电机运行异常、机床位置环异常
或控制逻辑不妥，是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因，找出相关故障点并进

行处理，机床均可恢复正常。

　　生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导
致此类故障的原因主要有五个方面:（1）机床进给单位被改动或变化。（2）机床各轴的零

点偏置(NULL OFFSET)异常。（3）轴向的反向间隙(BACKLASH)异常。（4）电机运行状态

异常，即电气及控制部分故障。（5）机械故障，如丝杆、轴承、轴联器等部件。此外，加工

 

程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。

　　1.

 

系统参数发生变化或改动

　　系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如 SIEMENS、FANUC 数

控系统，其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理，常常影响到零点偏置

和间隙的变化，故障处理完毕应作适时地调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连
结松动也可能造成参数实测值的变化，需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要

 

求。

　　2.

 

机械故障导致的加工精度异常

　　一台 THM6350 卧式加工中心，采用 FANUC 0i-MA 数控系统。一次在铣削汽轮机叶片

的过程中，突然发现 Z 轴进给异常，造成至少 1mm 的切削误差量(Z 向过切)。调查中了解

到：故障是突然发生的。机床在点动、MDI 操作方式下各轴运行正常，且回参考点正常；无

任何报警提示，电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为，主要应对以下几方面逐一

 

进行检查。

　（1）检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54

～G59)

 

的校对及计算。

　（2）在点动方式下，反复运动 Z 轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现 Z 向运动

 

声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。

　（3）检查机床 Z 轴精度。用手脉发生器移动 Z 轴，（将手脉倍率定为 1×100 的挡位，即

每变化一步，电机进给 0.1mm），配合百分表观察 Z 轴的运动情况。在单向运动精度保持

正 常 后 作 为 起 始 点 的 正 向 运 动 ， 手 脉 每 变 化 一 步 ， 机 床 Z 轴 运 动 的 实 际 距 离
d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变

化 上， 可以 分为 四个 阶段 ：① 机床 运动 距离 d1＞ d=0.1mm(斜 率大 于 1);② 表 现出 为
d=0.1mm＞d2＞d3(斜率小于 1)；③机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；④机

床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于 1)

 

，恢复到机床的正常运动。

　　无论怎样对反向间隙(参数 1851)进行补偿，其表现出的特征是：除第③阶段能够补偿

外，其他各段变化仍然存在，特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，

 

间隙补偿越大，第①段的移动距离也越大。

　　分析上述检查认为存在几点可能原因：一是电机有异常；二是机械方面有故障；三是
存在一定的间隙。为了进一步诊断故障，将电机和丝杠完全脱开，分别对电机和机械部分

进行检查。电机运行正常；在对机械部分诊断中发现，用手盘动丝杠时，返回运动初始有
非常明显的空缺感。而正常情况下，应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承

 

确已受损，且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。

　　3.

 

机床电气参数未优化电机运行异常

　　一台数控立式铣床，配置 FANUC 0-MJ 数控系统。在加工过程中，发现 X 轴精度异常。

检查发现 X 轴存在一定间隙，且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸 X 轴电机时感觉电

机抖动比较严重，启停时不太明显，JOG

 

方式下较明显。