一、造成加工精度异常故障的原因
造成加工精度异常故障的原因隐蔽性强，诊断难度比较大。筆(bǐ)者根据多(duō)年实践经验，归纳出五个主要原因：机床进给单位被改动或变化；机床各个轴的零点偏置异常；轴向的反向间隙异常；電(diàn)机运行状态异常，即電(diàn)气及控制部分(fēn)异常；机械故障，如丝杠，轴承，轴联器等部件。另外加工程序的编制，刀(dāo)具的选择及人為(wèi)因素，也可(kě)能(néng)导致加工精度异常。金属加工微信，内容不错，值得关注。
二、数控机床故障诊断原则
1.先外部后内部数控机床是集机械，液压，電(diàn)气為(wèi)一體(tǐ)的机床，故其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查，尽量避免随意地启封，拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能(néng)。
2.先机械后電(diàn)气一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可(kě)达到事半功倍的效果。
3.先静后动先在机床断電(diàn)的静止状态下，通过了解，观察，测试，分(fēn)析，确认為(wèi)非破坏性故障后，方可(kě)给机床通電(diàn)；在运行工况下，进行动态的观察，检验和测试，查找故障。
而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可(kě)通電(diàn)。
4.先简单后复杂当出现多(duō)种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度大的问题也可(kě)能(néng)变得容易。
三、数控机床故障诊断方法
1.直观法（望闻问切）问-机床的故障现象，加工状况等；看-CRT报警信息，报警指示灯，電(diàn)容器等元件变形烟熏烧焦，保护器脱扣等；听-异常声响；闻-電(diàn)气元件焦糊味及其它异味；摸-发热，振动，接触不良等。金属加工微信，内容不错，值得关注。
2.参数检查法参数通常是存放在RAM中，有(yǒu)时電(diàn)池電(diàn)压不足，系统長(cháng)期不通電(diàn)或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应根据故障特征，检查和校对有(yǒu)关参数。
3.隔离法一些故障，难以區(qū)分(fēn)是数控部分(fēn)，还是伺服系统或机械部分(fēn)造成的，常采用(yòng)隔离法。
4.同类对调法用(yòng)同功能(néng)的备用(yòng)板替换被怀疑有(yǒu)故障的模板，或将功能(néng)相同的模板或单元相互交换。
5.功能(néng)程序测试法将G，M，S，T，功能(néng)的全部指令编写一些小(xiǎo)程序，在诊断故障时运行这些程序，即可(kě)判断功能(néng)的缺失。
四、加工精度异常故障诊断和处理(lǐ)实例
1.机械故障导致加工精度异常故障现象：一台SV-1000立式加工中心，采用(yòng)Frank系统。在加工连杆模具过程中，忽然发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（Z方向过切）。
故障诊断：调查中了解到，故障是忽然发生的。机床在点动，在手动输入数据方式操作下各个轴运行正常，且回参考点正常，无任何报警提示，電(diàn)气控制部分(fēn)硬故障的可(kě)能(néng)性排除。应主要对以下几个方面逐一进行检查。金属加工微信，内容不错，值得关注。
检查机床精度异常时正在运行的加工程序段，特别是刀(dāo)具長(cháng)度补偿，加工坐(zuò)标系（G54-G59）的校对和计算。
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向运动噪音异常，特别是快速点动，噪音更加明显。由此判断，机械方面可(kě)能(néng)存在隐患。
检查机床Z轴精度。用(yòng)手摇脉冲发生器移动Z轴，（将其倍率定為(wèi)1×100的挡位，即每变化一步，電(diàn)机进给0.1mm），配合百分(fēn)表观察Z轴的运动情况。在单向运动保持正常后作為(wèi)起始点的正向运动，脉冲器每变化一步，机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3=…=0.1mm，说明電(diàn)机运行良好，定位精度也良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可(kě)以分(fēn)為(wèi)四个阶段：（1）机床运动距离d1>d=0.1mm（斜率大于1）；（2）表现出為(wèi)d1=0.1mm>d2>d3（斜率小(xiǎo)于1）；（3）机床机构实际没移动，表现出最标准的反向间隙；（4）机床运动距离与脉冲器经定数值相等（斜率等于1），恢复到机床的正常运动。无论怎样对反向间隙进行补偿，其表现出的特征是：除了（3）阶段补偿外，其他(tā)各段变化依然存在，特别是（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，（1）阶段移动的距离也越大。金属加工微信，内容不错，值得关注。
分(fēn)析上述检查认為(wèi)存在几点可(kě)能(néng)原因：一是電(diàn)机有(yǒu)异常，二是机械方面有(yǒu)故障，三是丝杠存在间隙。為(wèi)了进一步诊断故障，将電(diàn)机和丝杠完全脱开，分(fēn)别对電(diàn)机和机械部分(fēn)进行检查。检查结果是電(diàn)机运行正常；在对机械部分(fēn)诊断中发现，用(yòng)手盘动丝杠时，返回运动初始有(yǒu)很(hěn)大的空缺感。而正常情况下，应该能(néng)感觉到轴承有(yǒu)序而平滑的移动。
故障处理(lǐ)：经过拆卸检查发现该轴承确实受损，且有(yǒu)滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
2.控制逻辑不妥导致加工精度异常
故障现象：一台上海机床厂家生产的加工中心，系统是Frank.加工过程中，发现该机床X轴精度异常，精度误差最小(xiǎo)為(wèi)0.008mm，最大為(wèi)1.2mm.故障诊断：检查中，机床已经按照要求设置了G54工件坐(zuò)标系。在手动输入数据方式操作下，以G54坐(zuò)标系运行一段程序即“GOOG90G54X60.OY70.OF150；M30；”，待机床运行结束后显示器上显示的机械坐(zuò)标值為(wèi)（X轴）“-1025.243”，记录下该数值。然后在手动方式下，将机床点动到其他(tā)任意位置，再次在手动输入数据方式操作下运行刚才的程序段，待机床停止后，发现此时机床坐(zuò)标数值显示為(wèi)“-1024.891”，同上一次执行后的数值比较相差了0.352mm.按照同样的方法，将X轴点动移动到不同的位置，反复执行该程序段，而显示器上显示的数值都有(yǒu)所不同（不稳定）。金属加工微信，内容不错，值得关注。用(yòng)百分(fēn)表对X轴进行仔细检查，发现机械位置实际误差同数字显示出来的误差基本一致，从而认為(wèi)故障原因為(wèi)X轴重复定位误差过大。对X轴的反向间隙及定位精度进行检查，重新(xīn)补偿其误差值，结果起不到任何作用(yòng)。因此怀疑光栅尺及系统参数等有(yǒu)问题。但為(wèi)什么产生如此大的误差，却又(yòu)未出现相应的报警信息进一步检查发现，此轴為(wèi)垂直方向的轴，当X轴松开时主轴箱向下掉，造成了误差。
故障处理(lǐ)：对机床的PLC逻辑控制程序做了修改，即在X轴松开时，先把X轴使能(néng)加载，再把X轴松开；而在X轴夹紧时，先把X轴夹紧后，再把使能(néng)去掉。调整后机床故障得以解决。
3.机床位置问题导致加工精度异常
故障现象：一台杭州产的立式数控铣床，配备北京KND-10M系统。在点动或加工过程中，发现Z轴异常。
故障诊断：检查发现，Z轴上下移动不均匀且有(yǒu)噪声，且存在一定间隙。電(diàn)机启动时，在点动方式下Z轴向上运动存在不稳定的噪声及受力不均匀，且感觉電(diàn)机抖动比较厉害；而向下运动时，就没有(yǒu)抖动得这么明显；停止时不抖动，在加工过程中表现得比较明显。分(fēn)析认為(wèi)，故障原因有(yǒu)三点：一是丝杠反向间隙很(hěn)大；二是Z轴電(diàn)机工作异常；三是皮带轮受损至受力不均。但有(yǒu)一个问题要注意的是，停止时不抖动，上下运动不均匀，所以電(diàn)机工作异常这个问题可(kě)以排除。金属加工微信，内容不错，值得关注。因此先对机械部分(fēn)诊断，在诊断测试过程中没有(yǒu)发现异常，在公差之内。利用(yòng)排除法则，余下的只有(yǒu)皮带问题了，在检测皮带时，发觉这条皮带刚换不久，但在细心检测皮带时，发现皮带内侧出现不同程度的受损，很(hěn)明显是受力不均所至，是什么原因造成的呢(ne)在诊断中发现電(diàn)机放置有(yǒu)问题，即装夹的角度位置不对称造成受力不均。
故障处理(lǐ)：只要将電(diàn)机重装，对准角度，测量好距离（電(diàn)机与Z轴的轴承），皮带两边（長(cháng)度）要均匀。这样，Z轴上下移动不均匀且有(yǒu)噪声及抖动现象就消除了，Z轴加工恢复正常。
4.系统参数未优化，電(diàn)机运行异常
导致加工精度异常系统参数主要包括机床进给单位，零点偏置，反向间隙等。例如Frank数控系统，其进给单位有(yǒu)公制和英制两种。在机床修理(lǐ)过程中对于局部处理(lǐ)，常常影响到零点偏置和间隙的变化，故障处理(lǐ)完毕后应作适时的调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连接位松动也可(kě)能(néng)造成参数实测值的变化，需要对参数做相应的修改才能(néng)满足机床加工精度的要求。
故障现象：一台杭州产的立式数控铣床，配备北京KND-10M系统。在加工过程中，发现X轴精度异常。
故障诊断：检查发现X轴存在一定间隙，且電(diàn)机启动时存在不稳定的现象。用(yòng)手触摸X轴電(diàn)机时感觉電(diàn)机拉动比较厉害，停止时拉动不明显，尤其是点动方式下比较明显。分(fēn)析认為(wèi)，故障原因有(yǒu)两点：一是丝杠反间隙很(hěn)大；二是X轴電(diàn)机工作异常。
故障处理(lǐ)：利用(yòng)KND-10M系统的参数功能(néng)，对電(diàn)机进行调试。首先对存在的间隙进行补偿，再调整伺服系统参数及脉冲抑制功能(néng)参数，X轴電(diàn)机的抖动消除，机床加工精度恢复正常。
通过对数控机床加工精度异常故障诊断和处理(lǐ)方法的探讨，把实习生产中所遇到的实际问题及解决方法加以归纳，充实了教學(xué)内容并渗透到生产实践中，不但让學(xué)生掌握了解决问题的方法，更重要的是培养了學(xué)生实际操作能(néng)力，运用(yòng)知识分(fēn)析和解决问题的能(néng)力，达到技工學(xué)校教育教學(xué)的目标，使學(xué)生成為(wèi)适应市场需求的实用(yòng)型人才。
