餘剛　劉進

（中國工程物理研究院機械製造工藝研究所）

摘　要：隨著數控機床在加工領域得到迅速地普及，隨之而來的即使數控機床的（de）故障診斷和維修（xiū），數控機床是集成機械、電氣（qì）、液壓以及（jí）氣動控製等領域一個複雜機電產品，所麵臨（lín）的維修問題更（gèng）加複雜。本（běn）文介紹了某機床Z軸異響故障的故障診斷流程以及（jí）維修方法，首先通過“望、聞、問、聽”定位（wèi）故障位置，然後通過分析數控加工程序、電氣伺服參數（shù）以及機（jī）械結構（gòu）排查確定故障（zhàng）原因，Z後確定了維修方案和方法（fǎ）。本文提供的機床故障診斷以及維修方案可為其（qí）他故障維修提供參考。

關鍵（jiàn）詞：數控機床；滑動導軌；故障維修

1、概述

隨著科技的（de）發展，數（shù）控技術得到飛速的發展，數控機（jī）床作為其他高精設備的加工母（mǔ）機，在加工製造行業占（zhàn）有重要的地（dì）位。在年限使用久的機床（chuáng），進給軸的異響振動故障現象有發生，已（yǐ）成為一個常見頻發故障。某數控龍門加（jiā）工中心（xīn）是車（chē）間的重要設備，投入使用年限長。機床使用過（guò）程中，該加工中心（xīn）Z軸速度不穩定，移動到端部時存在振動、抖動的現象（xiàng）。機床加工過程中工件表麵出現明顯的刀紋，表麵（miàn）質量不（bú）合格，已（yǐ）經（jīng）嚴重影響數控設備正常使用。

2、故障定位

2.1　故障現象

該（gāi）數控機床（chuáng）的（de）加工的產品出現明顯的刀紋現象，工件表麵粗糙度不合格。通過常規的“望、聞、問、聽”的故障診斷手段，發現該機床Z軸有（yǒu）明顯的異響和振動現象，同時通過控製進給Z軸（zhóu）在手動方式下（xià）進行移動，移動過程中Z軸出現振動異響現象，同時當Z軸在端部移動時振動和異（yì）響更（gèng）加（jiā）明顯。

該機床的Z軸驅動為交流伺服電機驅動滾珠絲杠進行（háng）移（yí）動，絲杠軸承的支撐方式為“一端固定，一端支撐”的方式，固（gù）定支撐的（de）軸承采用角接觸軸承，支撐軸承采（cǎi）用深溝球軸承，Z軸的支撐方式（shì）為滑動導軌。

2.2　故（gù）障定位流程

按照維修的思路，提出以下如圖1所示的故障診斷流程。數控機床進給（gěi）軸振動、異響的原因有多種情況，依次按（àn）照加（jiā）工（gōng）程（chéng）序（xù）問題、電（diàn）氣伺服參數、機械結構等流程排出定位機床故障原因。通過該流程的（de）分析流程（chéng），可由易到（dào）難、由簡到繁的順序排出故障原因。

圖1　故障診斷（duàn）流程

在程序方麵，振動故障常發生於機床加工（gōng）程序中編寫曲線中小線段多，可通過優化修改（gǎi）加工（gōng）程（chéng）序，改善進給軸振動情況。

伺服參數方（fāng）麵，進給軸振動的原因有：速度環參（cān）數不匹配引起振動；位置環（huán）參數不匹配引起振動；檢測元件故障，編碼（mǎ）器（qì）和光柵尺故障。通過優化設置相關參數可以蓋上情況（kuàng）。

機械結構方麵（miàn）：導軌副運動阻力大，潤滑不良；絲杠預（yù）緊力不足、彎曲；絲杠軸向有竄動間隙；絲杠軸承磨損；壓板（bǎn）與導（dǎo）軌不平行；電機與傳動（dòng）軸間連接鬆（sōng）動；電機本身（shēn）機械方麵（miàn）故障，軸承（chéng）磨損等眾多原因將導致機床進給軸（zhóu）振動故障。

3、故障分析及處（chù）理

3.1　故障分析（xī）過程

機（jī）床進給軸產生振動（dòng）、異響有很多種可能，依據維（wéi）修經驗以及故障排查流程，定位故障的根源（yuán）。通過對操作者的詢問和現場觀察實驗，機床Z軸振動明（míng）顯。通過檢查加工程（chéng）序（xù）、加工工（gōng）件材料、加工進給量等方麵，排查（chá）了（le）加工程序沒有問題。接著排查電氣控製伺服參數匹配（pèi），光柵尺（chǐ）檢測元件的末（mò）端是否損壞，Z後從（cóng）機械方麵排查鑲條和導軌側麵接觸麵是否符合要求，壓板和導軌正麵接觸是否符合要求。

3.2　伺（sì）服參數排查

伺服參數優化方麵，按照自（zì）動優化過程進行優化：JOG、MENU、調試、優化測試、自（zì）動優化、所選軸、優化（huà）、確認、啟動測量、循環啟動、高頻、低頻、DNS。

優化完成後，在手動和自動狀態下分別進行Z軸（zhóu）移動，在不同的速度下進行移動，振動、異（yì）響未消除。於是參數進行手動修改。每修改一個或者多個參數，在手動和自動狀態下分別進（jìn）行Z軸移動，在不同的速度下進行移動，振動、異響未消除。

通過自動和手動伺服參數匹配優（yōu）化和修改，該（gāi）故障現象未發生改善（shàn），排除電氣參數不（bú）匹配（pèi）的原因。另一（yī）方麵，將全閉環改為半閉環進行電氣參數的排除，進入調整頁麵，屏（píng）蔽Z軸。進行機床運行，發現機床振動和異響存（cún）在，同時排除（chú）了電氣故障。

3.3　機械方麵排查

通過電氣控製參數的優（yōu）化（huà）以及排（pái）查（chá），故（gù）障定位導向於Z軸的機械結構，通過（guò）觀察（chá）和（hé）觸碰Z軸滾珠（zhū）絲杠驅動和滑動導軌（guǐ）支撐，判斷為Z軸滑動導軌振動明（míng）顯，確定為振動源。

滑動導軌鑲條排查，將鑲條鬆開，在手（shǒu）動和自動狀（zhuàng）態下分別進行Z軸移動，在（zài）不同（tóng）的速度下進行移動，振動、異響依舊存在。

如圖2所示，滑動（dòng）導軌壓板檢查，將壓