数控机床加工中出现尺寸不稳定地机械原因分析报告

1、数控机床加工中出现尺寸不稳定的机械原因分析数控机床加工中出现尺寸不稳定的机械原因分析；1伺服电机轴与丝杠之间的连接松动，致使丝杠与电；2.滚珠丝杠与螺母之间润滑不良，使工作台（或刀 架；3.机床工作台（或刀架）移动阻力过大，一般为镶条；4.滚动轴承磨损或调整 不当，造成运动阻力过大；5.丝杠间隙或间隙补偿量不当，通过调整间隙或改变； 加工尺寸不稳定类故障判断维修；1.工件尺寸准确，表面光洁度差；故障原因数控机床加工中出现尺寸不稳定的机械原因分析1伺服电机轴与丝杠之间的连接松动，致使丝杠与电机不同步，出现尺寸误 差。检测时只需在伺服电机与丝杠的联轴节上作好记号，用较快倍率来回移动工 作台（或刀架

2、），由于工作台（或转塔）的惯性作用，将使联轴节的两端出现明显相 对移动。此类故障通常表现为加工尺寸只向一个方向变动，只需将联轴节螺钉均 匀紧固即可排除。2. 滚珠丝杠与螺母之间润滑不良，使工作台（或刀架）运动阻力增加，无法完 全准确执行移动指令。此类故障通常表现为零件尺寸在几丝范围内无规则变动， 只需将润滑改善即可排除故障。3. 机床工作台（或刀架）移动阻力过大，一般为镶条调整过紧、机床导轨表面润滑不良所致。该故障现象一般表现为零件尺寸在几丝范围内无规则变动。检查时可通过观察DGN800-804的位置偏差量大小和变化来进行，通常为正反方向静 止时相差较大。此类故障只需将镶条重新调整并改善导轨润

3、滑即可。4. 滚动轴承磨损或调整不当，造成运动阻力过大。该故障现象也通常表现为尺寸在几丝范围内无规则变动。检查时可通过DGN800-804的位置偏差量进行，方法同上。此类故障只需将磨损轴承更换并认真调整，故障即可排除。5. 丝杠间隙或间隙补偿量不当，通过调整间隙或改变间隙补偿值就可排除故 障。加工尺寸不稳定类故障判断维修 :1. 工件尺寸准确，表面光洁度差故障原因 刀具刀尖受损，不锋利 机床产生共振，放置不平稳 机械有爬行现象 加工工艺不好解决方案（与上对照）1. 刀具磨损或受损后不锋利，则重新磨刀或选择更好的刀具重新对刀2. 机床产生共振或放置不平稳，调整水平，打下基础，固定平稳3. 机械产

4、生爬行的原因为拖板导轨磨损厉害，丝杆滚珠磨损或松动。机床应 注意保养，上下班之后应清扫铁丝，并及时加润滑油，以减少摩擦4. 选择适合工件加工的冷却液；在能达到其它工序加工要求的情况下，尽 量选用较高的主轴转速2. 工件产生锥度大小头现象故障原因 机床放置的水平没调整好，一高一低，产生放置不平稳 车削长轴时，工件材料比较硬，刀具吃刀比较深，造成让刀现象 尾座顶针与主轴不同心解决方案1. 使用水平仪调整机床的水平度 ，打下扎实的地基，把机床固定好提高其 韧性2. 选择合理的工艺和适当的切削进给量避免刀具受力让刀3. 调整尾座3. 驱动器相位灯正常，而加工出来的 工件尺寸时大时小故障原因 机床拖板长

5、期高速运行，导致丝杆和轴承磨损 刀架的重复定位精度在长期使用中产生偏差 拖板每次都能准确回到加工起点，但加工工件尺寸仍然变化。此种现象一 般由主轴引起，主轴的高速转动使轴承磨损严重，导致加工尺寸变化解决方案（与上对照）1. 用百分表靠在刀架底部，同时通过系统编辑一个固定循环程序，检查拖板 的重复定位精度，调整丝杆间隙，更换轴承2. 用百分表检查刀架的重复定位精度，调整机械或更换刀架3. 用百分表检测加工工件后是否能准确回到程序起点； 若可以，则检修主轴， 更换轴承4. 工件尺寸与实际尺寸相差几毫米， 或某一轴向有很大变化故障原因 快速定位的速度太快，驱动和电机反应不过来而产生 在长期摩擦磨损后

6、机械的拖板丝杆和轴承过紧卡死 刀架换刀后太松锁不紧 编辑的程序错误，头、尾没有呼应或没取消刀补就结束 系统的电子齿轮比或步距角设置错误解决方案（与上对照）1. 快速定位速度太快，则适当调整 G0 的速度、切削加减速度和时间使驱动 器和电机在额定的运行频率下正常动作2. 在出现机床磨损后产生拖板、丝杆和轴承过紧卡死，则必须重新调整修 复3. 刀架换刀后太松则检查刀架反转时间是否满足， 检查刀架内部的涡轮涡杆 是否磨损，间隙是否太大，安装是否过松等4. 如果是程序原因造成的，则必须修改程序，按照工件图纸要求改进，选择 合理的加工工艺，按照说明书的指令要求编写正确的程序5. 若发现尺寸偏差太大则检查

7、系统参数是否设置合理， 特别是电子齿轮比和 步距角等参数是否被破坏，出现此现象可通过打百份表来测量5. 加工圆弧效果不理想，尺寸不到位故障原因 振动频率的重叠导致共振 加工工艺 参数设置不合理，进给速度过大，使圆弧加工失步 丝杆间隙大引起的松动或丝杆过紧引起的失步 同步带磨损解决方案1. 找出产生共振的部件，改变其频率，避免共振2. 考虑工件材料的加工工艺，合理编制程序3. 对于步进电机，加工速率 F 不可设置过大4. 机床是否安装牢固 ，放置平稳，拖板是否磨损后过紧，间隙增大或刀架 松动等5. 更换同步带6. 批量生产中，偶尔出现工件超差故障原因 批量生产中偶尔出现一件尺寸有变化，然后不用修

8、改任何参数再加工，却 恢复正常情况在批量生产中偶尔出现一件尺寸不准，然后再继续加工尺寸仍 不合格，而重新对刀后又准确 解决方案1. 必须认真检查工装夹具，且考虑到操作者的操作方法，及装夹的可靠性；由于装夹引起的尺寸变化， 必须改善工装使工人尽量避免人为疏忽作出误判现象2. 数控系统可能受到外界电源的波动或受到干扰后自动产生干扰脉冲，传给驱动致使驱动接受多余的脉冲驱动电机多走或少走现象； 了解掌握其规律， 尽量 采用一些抗干扰的措施，如：强电场干扰的强电电缆与弱电信号的信号线隔离， 加入抗干扰的吸收电容和采用屏蔽线隔离。 另外，检查地线是否连接牢固， 接地 触点最近，采取一切抗干扰措施避免系统受

9、干扰7. 工件某一道工序加工有变化，其它各道工序尺寸准确故障原因该程序段程序的参数是否合理，是否在预定的轨迹内，编程格式是否符合说 明书要求 解决方案螺纹程序段时出现乱牙，螺距不对，则马上联想到加工螺纹的外围配置（编 码器）和该功能的客观因素，如：主轴转速，螺纹导程与进给速度的关系（ 92 8 TC配DY3，加工螺纹时主轴转速X螺纹导程w 1700 mm/min）,编码器的线 数与电脑设置是否相符； 当发现圆板程序段尺寸不对时则检查圆弧的编程轨迹是 否在同一圆弧上，有否特殊圆与圆之间的过度关系编程时的工艺编制8. 工件的每道工序都有递增或递减的现象故障原因 程序编写错误 系统参数设置不合理 配

10、置设置不当 机械传动部件有规律周期 性的变化故障解决方案1. 检查程序使用的指令是否按说明书规定的要求轨迹执行，可以通过打百 份表来判断，把百分表定位在程序的起点让程序结束后拖板是否回到起点位置， 再重复执行几遍观察其结果，掌握其规律2. 检查系统参数是否设置合理或被人为改动3. 有关的机床配置在连接计算耦合参数上的计算是否符合要求， 脉冲当量是 否准确4. 检查机床传动部分有没有损坏， 齿轮耦合是否均匀， 检查是否存在周期性， 规律性故障现象。若有则检查其关键部份并给予排除9. 工件尺寸与实际尺寸只相差几丝故障原因；机床在长期使用中磨擦、磨损，丝杆的间隙随着增大；加工 工件使用的刀具选型不对

11、，易损，刀具装夹不正；工艺方面根据工件材料选择 合理的主轴转速、切削进；与机床放置的平衡度和稳固性有关；数控系统产 生失步或驱动选型时功率不够，扭矩小等；刀架换刀后是否锁住锁紧；主轴 是否存在跳动串动和尾座同轴度差等现象； 在一些特殊加工场合，反向间隙无 法补入，导致加故障原因 机床在长期使用中磨擦、磨损，丝杆的间隙随着增大 ，机床的丝杆反向间 隙过大使加工过程的尺寸漂浮不定，故工件的误差总在这间隙范围内变化 加工工件使用的刀具选型不对，易损，刀具装夹不正或不紧等 工艺方面根据工件材料选择合理的主轴转速、切削进给速度和切削量 与机床放置的平衡度和稳固性有关 数控系统产生失步或驱动选型时功率不够

12、，扭矩小等原因产生 刀架换刀后是否锁住锁紧 主轴是否存在跳动串动和尾座同轴度差等现象 在一些特殊加工场合，反向间隙无法补入，导致加工总是存在偏差解决方案（与上对照）1. 机床磨损丝杆间隙变大后通过调整丝杆螺母和修紧中拖板线条减小间 隙，或通过打百份表得出间隙值（一般间隙在 0.15 mm以内）可补进电脑，可 通过电脑的间隙补偿功能来把间隙取代，使工件尺寸符合要求2. 由于是刀具材质使加工工件尺寸产生变化，则按要求合理选择刀具，而由 于刀具装夹不正等原因产生的则根据工件的工艺要求合理选择刀具角度和工装 夹具3. 当怀疑是加工方面的工艺问题，则根据材料的性质，合理地编制加工工艺 选择适当的主轴转速

13、，切削进给速度和切削量4. 由于机床共振引起则把机床放置平稳，调整好水平，必要时打下地基，安 装稳固5. 数控系统产生的尺寸变化，首先判断程序是否按图纸尺寸要求编制，然 后再根据所选的配置检查设置的参数是否合理（如 : G 0 快速定位速度和切削 时的加减速时间常数等） 。是否有人故意改动， 其次是考虑所选配的驱动器功率 大小是否合理，通过判断相位灯观察电脑发给驱动的脉冲是否有失步现象6. 检查刀架换刀后反转时间够不够，是否使刀架有足够的时间来锁紧，检查 刀架的定位和锁紧螺丝是否有松动7. 检查主轴和尾座的同轴度是否存在跳动、串动等现象8. 利用编程技巧消除间隙10. 驱动器引起尺寸不稳定故障

14、原因 驱动器发送的信号丢失，造成的驱动失步 伺服驱动器的参数设置不当，增益系数设置不合理 驱动器发送信号干扰所致，导致失步 驱动处于高温环境，没有采取较好的散热措施，导致尺寸不稳定，同时也 可能导致驱动内部参数变化，引发故障 驱动器扭矩不够或电机扭矩不够 驱动器的驱动电流不够 驱动器损坏解决方案（与上对应）1. 先确定使用的是步进驱动器还是伺服驱动器： 步进电机驱动器可通过相位 灯或打百分表判断是否存在失步。 伺服驱动器则可通过驱动器上的脉冲数显示或 是打百分表判断2. 参照 DA98 说明书修改增益参数3. 加装屏蔽线，加装抗干扰电容4. 保证良好的散热通风环境，适当的温度是保证加工性能的重

15、要因素5. 更换驱动器或电机，使扭矩符合实际需要6. 调大驱动电流仍不能满足要求，则需更换驱动器7. 驱动器送厂维修11. 系统引起的尺寸变化不稳定故障原因 系统参数设置不合理 工作电压不稳定 系统受外部干扰，导致系统失步 已加电容，但系统与驱动器之间的阻抗不匹配，导致有用信号丢失 系统与驱动器之间信号传输不正确 系统损坏或内部故障解决方案（与上对照）1. 快速速度，加速时间是否过大，主轴转速，切削速度是否合理，是否因为 操作者的参数修改导致系统性能改变2. 加装稳压设备3. 接地线并确定已可靠连接，在驱动器脉冲输出触点处加抗干扰吸收电容； 一般的情况下变频器的干扰较大， 请在带负载的请况下判

16、断， 因为越大的负载会 让变频器负载电流越大，产生的干扰也越大4. 选择适当的电容型号5. 检查系统与驱动器之间的信号连接线是否带屏蔽，连接是否可靠，检查 系统脉冲发生信号是否丢失或增加6. 送厂维修或更换主板12. 机械方面引起的加工尺寸不稳定故障原因步进电机阻尼片是否过紧或过松 电机插头进水造成绝缘性能下降，电机损坏 加工出的工件大小头，装夹不当 工件出现椭圆 丝杆反向间隙过大 机械丝 杆安装过紧解决方案（与上对照）1. 调整阻尼盘，使电机处于非共振状态2. 更换电机插头，做好防护，或是更换电机3. 检查进刀量是否过大或过快造成的过负荷， 检查工件装夹不应伸出卡盘太 长，避免让刀4. 检查

17、主轴的跳动，检修主轴，更换轴承5. 通过打百分表检查丝杆的反向间隙，是否已从系统将间隙补入，补入后间 隙是否过大6. 检查丝杆是否存在爬行，是否存在响应慢的现象基于FANUC勺进给运动误差补偿方法摘要：运动误差是数控机床最常见的一种误差形式，通过日本 FANU（数控系 统勺例子， 说明不但可以调整机床硬件结构消除该误差， 还可以通过设置机床参 数来补偿。关键词：数控机床；运动误差；参数补偿中图分类号： TG659 文献标识码： B 文章编号：1004-0420（2009）02-0018-020 引言在数控机床加工零件的过程中 , 引起加工误差的原因有很多方面。如机床零 部件由于强度、 刚度不够

18、引起而产生的变形， 从而造成的误差； 还有因传动件的 惯性、电气线路的时间滞后等原因带来的加工偏差等。 有些误差通过调整机床可以消除，但有些无法消除， 这就需要我们通过数控系统参数补偿来消除。 目前， 日本FANU（公司的数控系统在国内市场的占有率远远超过其他的数控系统。下面就以FANU（公司的数控系统为例来说明数控机床进给运动误差参数补偿方法。1 常见进给运动误差运动误差是指由于数控机床结构间的相对运动和结构本身的原因而使刀具与工件间产生的相对位置误差，数控机床上常见进给运动误差的原因有：a. 机床的热变形，机床构件的扭曲与变形，传动轴或丝杠在扭矩作用下的扭 曲变形引起的无效运动，都会造成零

19、件的加工偏差；b. 螺距误差，开环和闭环数控机床的定位精度主要取决于滚珠丝杠的精度。 但丝杠总会存在一定的螺距误差，因此在加工过程中会造成零件的加工误差；c. 齿隙或间隙，在齿轮传动系统中，齿轮间隙是引起传动误差的一个主要原因。 在丝杠螺母副传动时， 其间的齿隙以及溜板的歪斜也会产生传动误差。 这类误差 统称为齿隙误差；d. 机床溜板的磨擦、磨损造成的误差。2 进给运动误差的消除方法进给运动误差可分成两类：一类是有常值系统性误差，如螺距积累误差、反 向间隙误差等；一类是变值系统性误差，如热变形等。消除误差的方法很多， 可通过机械设计提高部件的刚度、 强度，以减少变形； 也可通过控制系统消除误差

20、。 过去用硬件电子线路和挡块补偿开关实现补偿， 现 在CNC系统中多用软件进行误差补偿。2.1 反向间隙误差补偿在进给传动链中，齿轮传动、滚珠丝杠螺母副等均存在反向间隙，这种反向 间隙会造成工作台在反向运动时， 电动机空转而工作台不动。 这就使得半闭环系 统产生误差，全闭环系统位置环震荡不稳定。为补偿反向间隙可先采用调整和预紧的方法来减少间隙。 数控机床的机械结 构采用了滚珠丝杠螺母副、 贴塑涂塑导轨等传动效率高的结构， 滚珠丝杠螺母副 又有双螺母预紧结构， 所以机械结构间隙不大， 但由于传动部件弹性变形等引起 的误差，所以靠机械调整很难补偿。对剩余误差，在半闭环系统中可将其测出， 作为参数输

21、入数控系统， 此后每当坐标轴接受反向指令时， 数控系统便调用间隙 补偿程序， 自动将间隙补偿值加到由插补程序计算出的位置增量指令中， 以补偿 间隙引起的失动， 即控制电机多走一点距离， 这段距离等于间隙值， 从而补偿间 隙误差。对于全闭环数控系统不能采取以上补偿方法 （通常将反向间隙补偿参数调为零） ， 只能从机械上减少甚至消除间隙。 有些数控系统具有全闭环反转间隙附加脉冲补 偿功能，以减少这种误差对全闭环系统稳定； 螺距误差是指由螺距积累误差引起 的常值系统性定位误；螺距误差补偿的基本原理是将数控机床某轴的指令位置； 采用螺距误差补偿功能应注意： ；a. 对重复定位精度较差的轴， 因无法准确

22、确定 其误差；b.只有建立机床坐标系后，螺距误差补偿才有意义；c.由于机床坐标 系是通过返回参考点而建立的， 因此； d. 必须采取比滚珠丝杠精度至少附加脉冲 补偿功能，以减少这种误差对全闭环系统稳定性的影响。 即当工作台反向运动时， 对伺服系统施加一定宽度和高度的脉冲电压 （由参数设定）以补偿间隙误差。 2.2 螺距误差补偿螺距误差是指由螺距积累误差引起的常值系统性定位误差。 在半闭环系统中， 定 位误差很大程度上受滚珠丝杠精度的影响。 尽管滚珠丝杠的精度很高， 但总存在 着制造误差。要得到超过滚珠丝杠精度的运动精度， 必须借助螺距误差补偿功能， 利用数控系统对误差进行补偿与修正。 另外，

23、数控机床经过长时间使用后， 由于 磨损，其精度可能下降， 利用螺距误差补偿功能进行定期测量与补偿， 可在保持 精度的前提下延长机床的使用寿命。螺距误差补偿的基本原理是将数控机床某轴的指令位置与高精度位置测量系统 所测得的实际位置相比较， 计算出在数控加工全过程上的误差分布曲线， 再将误 差以表格的形式输入数控系统中。 这样数控系统在控制该轴运动时， 会自动考虑 到误差值并加以补偿。采用螺距误差补偿功能应注意：a. 对重复定位精度较差的轴， 因无法准确确定其误差曲线， 故螺距误差补偿功能 无法实现，也就是说，该功能无法补偿定位误差；b. 只有建立机床坐标系后，螺距误差补偿才有意义；c. 由于机床坐标系是通过返回参考点而建立的， 因此在误差表中参考点的误差要 为 0 ；d. 必须采取比滚珠丝杠精度至少高一个数量级的检测装置来测量误差分布曲线， 常用于激光干涉仪来侧量。 3 误