一、导致加工精度异常故障的原因
加工精度异常故障的原因是隐蔽的，难以诊断。根据多年的实践经验，总结出五个主要原因：机床进给单元被改动或更换；机床各轴零位偏差异常；轴向反向间隙异常；电机运行状态异常，即电气和控制部件异常；机械故障，如螺钉、轴承、联轴器等部件。此外，加工程序的编制、刀具的选择以及人为因素也可能导致加工精度异常。
二、数控机床故障诊断原理
1. 先外后内的数控机床是集机械、液压、电气于一体的机床，所以它的故障会通过这三个因素综合反映出来。维修人员要从外到内逐一检查，尽量避免随意拆封和拆装，否则故障会扩大，机床精度会损失，性能会减小。
2. 先机械后电气一般而言，机械故障比较容易发现，而数控系统的故障诊断比较困难。在排除故障之前，首先要注意排除机械故障，这样往往可以达到事半功倍的效果。
3. 先静后动，在机床断电时的静止状态下，只有了解、观察、测试、分析，确认为非破坏性故障，机床才能通电。在运行条件下，进行动态观察、检查和试验，查找故障。
对于破坏性故障，需要在通电前消除危险。
4.先简单后复杂，当各种过错交织在一起掩盖，一时无从下手时，先解决容易的问题，再解决较难的问题。通常，简单的问题解决后，困难的问题可能会变得更容易。
三、数控机床的故障诊断方法
1. 直观法（望闻问切）问——机床故障现象，加工状况等；看——CRT报警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦，保护器跳闸等；听——异常声音；闻——电气元件的烧焦气味和其他异味；摸——发热、振动、接触不良等。
2. 参数检查方法的参数通常存储在内存中，有时电池电压不足，系统长时间不通电或外部干扰会导致参数丢失或混淆，应根据故障特征检查和校对相关参数。
3. 隔离法的一些故障很难区分是由数控部分、伺服系统还是机械部分引起的，经常使用隔离法。
4. 同类对调法用功能相同的备板替换疑似故障模板，或功能相同的模板或单元相互交换。
5.功能程序测试方法将G，M，S，T，功能的所有指令编写成一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，从而判断功能的缺失。
四、加工精度异常故障诊断与处理实例
1. 机械故障导致加工精度异常故障现象：某SV-1000立式加工中心采用Frank系统。连杆模具加工过程中，突然发现Z轴进给异常，导致切割误差小于1mm(Z方向过切)。
故障诊断：调查中了解到故障是突然发生的。机床点动时，在手动数据输入的操作下，各轴运转正常，回参考点正常，无任何报警提示，消除了电气控制部分硬故障的可能。以下几个方面要逐一检查。
机床精度异常时，检查正在运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54-G59)的找正和计算。
点动模式下Z轴反复移动，经过看、摸、听后诊断运动状态，发现z方向噪音异常，尤其是快速点动时，噪音更明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。
检查机床的Z轴精度。用手摇脉冲发生器移动Z轴，(将其倍率设置为1×100的档位，即电机进给每变化一步为0.1毫米)，用百分表观察Z轴的移动情况。单向运动保持正常后，以向前运动为起点，每变化一步脉冲器，机床Z轴运动的实际距离为d=d1=d2=d3=…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度也不错。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：（1）机床的运动距离d1>d=0.1mm(斜率大于1)；（2）d1=0.1 mm>d2>d3(斜率小于1)；（3）机床机构实际没有移动，显示标准的反向间隙；（4）机床的运动距离等于脉冲器经定数值(斜率等于1)，机床恢复到正常运动。无论如何补偿反向间隙，其特点是：除（3）阶段补偿外，其他变化依然存在，尤其是（1）阶段严重影响机床的加工精度。补偿中发现，间隙补偿越大，（1）阶段移动的距离越大。
根据以上检查分析，可能有几个原因：一是电机异常；二是有机械方面的故障；三是丝杠存在有间隙。为了进一步诊断故障，将电机与丝杠完全断开，并分别检查电机和机械零件。检查结果表明电机运行正常；在对机械部分的诊断中，发现用手盘动丝杠时，回到初始运动时有很大的空缺感。在正常情况下，轴承应该能够感觉到有序和平稳的运动。
故障排除：拆卸检查后发现轴承确实损坏，部分滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
2. 控制逻辑不当导致加工精度异常
故障现象：上海机床厂生产的一台加工中心，系统是Frank。加工过程中发现机床X轴精度异常，精度误差小到0.008mm，最多1.2mm故障诊断：检查时机床已按要求设置G54工件坐标系。在手动数据输入模式下，在G54坐标系下运行一个程序，即“GOOG90G54X60.OY70.OF150；M30；”，机床运行后，显示器上显示的机械坐标值为(X轴)”-1025.243”，并记录该数值。然后，在手动模式下，将机床点动到任何其他位置，并在手动数据输入模式下再次运行上一程序段，当机床停止时，发现机床的坐标值显示为“-1024.891”，与前一次执行后相差0.352毫米。根据相同的方法，将X轴点动移动到不同的位置，并重复执行程序部分，但显示器上显示的数值不同(不稳定)。用百分表仔细检查X轴，发现机械位置的实际误差与数字显示的误差基本一致，因此认为故障原因是X轴重复定位误差过大。检查X轴的反向间隙和定位精度，再次补偿其误差值，但结果不会起到任何作用。因此怀疑光栅尺和系统参数有问题。但是，有这么大的误差，却没有相应的报警信息进一步检查发现，该轴为垂直轴，当X轴松动时，主轴箱掉落，造成误差。
故障处理：机床的PLC逻辑控制程序已修改，即X轴松开时，先启用并加载X轴，再释放X轴；夹紧X轴时，先夹紧X轴，然后取下使能装置。经过调整，解决了机床故障。
3. 机床位置问题导致加工精度异常
故障现象：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，有噪声，有一定间隙。电机启动时，点动方式下Z轴向上运动有不稳定的噪音和不均匀的受力，感觉电机抖动严重；向下运动时，没有这样明显的抖动；停了也不抖动，加工过程中很明显。据分析，故障原因有三：一是丝杠反向间隙很大；二是Z轴电机工作异常；三是皮带轮因受力不均而损坏。但有一个问题需要注意的是，停止时不抖动，上下运动不均匀，可以消除电机工作异常的问题。因此先对机械部分进行诊断，在诊断试验中没有发现异常，在公差范围内。使用排除规则，剩下的问题是皮带，在检测皮带时，发现皮带刚刚更换，但仔细检测皮带时，发现皮带内侧有不同程度的损坏，显然是受力不均造成的，原因是什么造成的？在诊断中，发现电机的放置存在问题，即夹紧的不对称角度位置导致受力不均匀。
故障处理：只需重新安装电机，对准角度，测量好距离（电机与Z轴之间的轴承），使皮带两边（长度）均匀。这样就消除了Z轴上下移动不均匀且噪声和抖动的现象，使Z轴的加工恢复正常。
4. 系统参数未优化，电机运行异常
引起加工精度异常的系统参数主要包括机床进给单位，零点偏置、反向间隙等，有两种进给单位：公制和英制。在机床修理过程中，局部处理往往影响零点偏置和间隙的变化，故障处理完成后应及时调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连接位置松动，参数的测量值也可能发生变化，因此需要对参数进行相应的修改，以满足机床加工精度的要求。
故障现象：在加工过程中发现X轴精度异常。
故障诊断：检查发现X轴有一定间隙，启动时电机存在不稳定的现象。当你用手触摸X轴电机时，你会感觉电机拉动比较厉害，但当它停止时，拉动不明显，尤其是在点动方式下比较明显。根据分析，故障原因有两个：一是丝杠反间隙很大；二是X轴电机工作异常。
故障处理：使用KND-10M系统的参数功能调试电机。首先对现有间隙进行补偿，然后调整伺服系统参数和脉冲抑制功能参数，消除X轴电机抖动，使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方法的探讨，总结了实践生产中遇到的实际问题及解决方法，丰富了教学内容，渗透到生产实践中，它不仅使学生掌握了解决问题的方法，而且培养了学生的实际操作能力、运用知识分析和解决问题的能力，从而达到技工学校的教育教学目标，使学生成为适应市场需求的实用型人才。
