数控车床过大的反向间隙原因分析及故障维修

韦玉秋

摘要：反向间隙过大，是导致工件生产出现误差较大的重要故障类型。这种类型的故障排查需要排除的因素多，需要维修的范围广，于是，它是数控车床车间生产时，需要关注的一个问题。该次对数控车床反向间隙误差过大出现的原因进行分析，及说明故障排除及维修的方法，应用这一方法，可以提高数控车床生产工件的质量。

关键词：数控机床;反向间隙;故障维修

反向间隙过大，是指在机床在运动链开展运动时，机械因受到反向作用力，导致产生过大间隙。在正常的情况下，反向间隙不大于或等于0.01mm，其造成的误差在生产允许的范围内。然而由于其它外力产生的因素，可能会导致反向间隙过大，于是在实际生产时，生产误差将过大。反向间隙过大，是数控机床加工工件时，较为常见的一种故障。这种故障要如何分析及排除，是人们所关注的问题。

1案例分析

現应用FANUC Series Oi Mate-TD数控系统，使用8工位的液压伺服刀架，车床机械结构布局为平床身斜滑板，刀架被固在斜滑板上。导轨应用滑动导轨，滚珠的方式为两端固定。车床的X轴为重力轴，应用直流电压为24V的电磁铁抱丝杆控制。应用使电磁铁通电、断电的方法，控制车床作业。在断电后，弹簧压力将合上摩擦离合器，丝刀将不能转动，从而刀架将不能作业。该次加工直径分别为D、d的圆柱工件ABCEF，检查工件左右时，发现d部分误差在允许范围内，而D部分的误差达到了0.18mm，即出现了误差过大的错误。经过检查发现，在作业时，工件部分位置的柱体加工没有误差，而有一部分地方的加工位置出现误差。针对车床反向间隙造成的误差特征分析，这种误差造成的原因在于轴向间隙过大，从而托板在反向移动时，有可能由于间隙过大，从而貌似丝杆移动，实而托板并未移动的问题，根据初步的判断，认为出现了这样的X轴重力轴失误的误差。为了提高工件生产的质量，现对数控车床过大的反向间隙原因进行分析并进行故障维修。

2故障分析与排除

反向间隙过大，带来很多让工件生产精度不足的因素，于是在检查及维修时，需要详细的分析这些因素。应用由易到难的方式来分析和排除数控车床反向间隙造成的误差过大问题。应用这样的方法，可以让故障分析和排查的成本花费最小。

2.1程序错误的排查

首先检查编程是否发现错误。如果程序出现错误，那么有可能出现数控机床操作失灵，导致出现零件生产精度不足的问题。经排查，程序没有错误，不需要纠正程序错误问题。

2.2光学仪器检测及分析反向间隙补偿的应用

应用专业的光学仪器检查，可以详细的了解故障是否由于反向间隙过大糙面的工件生产精度不足的问题。应用这样的方法，可以印证经验判断得到的结果。并且应用专业的仪器检查可以获得更多详细的信息。

该次应有的仪器名称V26，序列号67，出厂日期2015-0309 09：14：48，轴X均值偏差范围M：41.283，系统偏差E：116.100mm，单向重复R7.770mm，单向重复R6.816mm，反向差值B94.700mm，定位精度A↑58.280mm，定位精度A↓41.142mm，定位精度A119.908mm。其正向偏差及反向偏差均呈不规律的分布，从整体来说双向均位置偏差误差不能达到生产的需求。并且由于参数的特征，难以应用间隙补偿的方式调整误差，必须对反向误差的其它因素进行一一排查。

2.3电机负荷过大的排查

检查电机负荷，X轴静止时电机电流为6A，负荷为60%，X轴运动时电流为6～12A，负荷为60%～110%。检查在作业时电机负荷可能出现的异常。检查电机和驱动，排除电机或驱动可能出现的控制故障;检查导轨润滑，分析导轨润滑不足可能存在的故障;检查导轨润滑，排除导轨润滑不足，导致反向间隙过大故障;检查丝杆轴滑板配合楔铁可能存在的过紧因素，应用重新调整或研修锲铁，令接触率到达70%以上，使用0.03mm塞尺来控制间隙。检查导轨平行度，排除丝杆与导轨不平行产生的扭矩误差。检查丝杆轴向预加载荷过大因素，应用重新调整预紧丝杆力，控制丝杆轴向窜动量在0.015mm的方式排除故障。

2.4反向间隙过大的内部因素排除

检查丝杆轴滑板配合压板过松或过紧，应用重新调整或研修压板，用0.03mm塞尺控制间隙来排除故障。检查丝杆轴滑板配合锲铁过松或过紧，导致接触率低的故障，应用重新调整或研修锲铁，令接触率到达70%以上，使用0.03mm塞尺来控制间隙。检查丝杆预紧力不适当，轴窜动异常故障，应用重新调整预紧丝杆力，控制丝杆轴向窜动量在0.015mm的方式排除故障。检查丝杆与电机间的联轴器松动，应用紧固联轴器的方式排除故障。

3维修效果

应用以上四个步骤进行排查，发现车床加工时刀架与机床发生了撞击，让导轨间隙产生了影响，从而丝杆与导轨的平行度、主轴中心与刀具中心出现了较大的偏差。通过排查发现丝杆螺母的滚球与滚道间已经由于受到强烈的冲击而出现物理变形，从而导致X轴静止时电机在纠正形变，而在动态平衡的时候，X轴静止，电机负载正常，而作业时，却由于受到摩擦力带来的阻力影响，负载存在异常。该次将出现异常形变的零部件更换，再次检查作业的情况，发现生产的误差已经得到控制，其工件生产的质量达到了生产的需求。

4总结

数控车床过大的反向间隙是生产中较为常见的生产问题，引起反向间隙过大的因素很多，这对故障的分析和维修造成了一些困难。首先，在出现生产问题时，要根据反向间隙过大产生的故障特征进行分析，初步断定是否为反向间隙过大造成的生产问题;其次，要应用光学仪器进行专业的检测，详细的了解反向间隙过大问题发生的具体情况，分析是否可以应用补偿的方式来维持生产;最后，应用详细排查的方法，应用四个步骤进行一一的排查，在排查时，必须意识到，即使了解了反向间隙故障产生的一些因素，也不能仅仅只是满足排除这些因素。这是因为反向间隙因素造成的因素较多，如果不能够一一排查所有的因素，可能反向间隙故障带来的问题便不能解决。掌握了一套数控车床过大的反向间隙故障排查及维修的方法有十分重要的意义，它能减少反向间隙过大导致的生产质量问题。

参考文献：

[1]吴亚兰，李庆.  浅析数控车床的反向间隙及其补偿[J]. 绿色科技. 2018（02）

[2]梁毅，曾力，刘进.  数控车床过大的反向间隙故障维修[J]. 机床与液压. 2017（10）