摘要：1台摇篮式五坐标加工中心G996最近两年频繁发生五轴精度超差，A、C轴伺服模块烧坏，零件加工超差报废的现象，对该机床的零件加工带来很大的潜在质量风险，本文介绍了研究和分析该机床存在问题的原因和解决方案的过程。
1.G996机床五轴精度及其他存在的问题
G996机床是一种摇篮式结构五轴机床，在最近两年的使用过程中经常发生五轴精度超差、零件报废及A、C轴伺服单元烧毁现象，最近两年已经烧坏伺服单元4个，导致10多万元的直接损失。RTCP精度超差比较严重，经常≥0.14mm，正常精度应该≤0.03mm，而且精度调整频繁，有时1周就要调整1次。对该机床的零件加工带来很大的潜在质量风险，因此，急需分析和研究机床存在问题的原因和解决方案。
面就具体分析造成精度不稳定、伺服单元经常烧坏的可能原因。
（1）机床部件磨损，有间隙。G996五坐标加工中心是X、Y、Z外加A、C轴的摇篮结构，X、Y和Z是线性导轨，丝杠传动，对X、Y和Z进行激光定位检测发现，3个直线轴的定位精度很好，都≤0.01mm，反向间隙≤0.005mm，因此直线轴的部件磨损很小，部件磨损、定位精度不好，丝杠有反向间隙等导致机床五轴精度不稳定的可能性可以排除。
A、C轴是力矩电动机，这种结构与直线电动机类似，部件几乎没有磨损，因此A、C轴部件磨损的可能性也可以排除。
（2）检测元件有问题。机床的检测元件光栅尺和编码器出现问题，如安装距离不合适，信号处于临界状态等也会导致机床精度不稳定。通过检测和分析机床的运行日志，没有发现机床有位
置检测元件报警信息，因此，由于机床的检测元件导致五轴精度不稳定的可能性可以排除。
（3）机床部件发热，造成热稳定性差。如果机床的部件由于各种原因发热，会导致部件膨胀变形，精度严重丧失。G996五坐标加工中心的直线轴采用直线导轨、丝杠传动，轴承座采用水冷，消除丝杠滚动带来的热量，而且直线导轨、丝杠传动本身发热量较小，而且有水冷，所以直线轴热稳定性导致五轴精度不稳定的可能性可以排除。
G996的A、C轴采用力矩电动机，而力矩电动机发热量很大，如果冷却不好，部件温度不能稳定，就会导致较大的机械变形或热膨胀，精度无法保持。
通过观察和测试，发现机床在加工过程中，如果A轴的角度较大，而且持续的时间较长，这时A轴电动机温度会迅速升高，并且不能稳定，A、C轴工作时
2.G996五坐标加工中心五轴精度不稳定原因分析
机床的五轴精度不稳定，变化较大，造成的可能原因较多，比如机床部件磨损，有间隙；检测元件有问题；机床部件发热，造成热稳定性差；机床的加工方式不符合机床的结构要求等。下
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间超过1h，电动机温度可以达到80℃，而且不能稳定，会一直上升。由于A、C轴的摇篮结构，如果加工过程中A轴角度较大，加工时A、C轴不锁紧，A、C轴的质量会形成一个较大的翻转力矩（见图1），导致A轴一直处于工作状态。检查A轴电动机电流，发现电动机一直保持在15A，电流百分比达30%。
（a）（b）图 1从以上可以看出，A轴电动机发热严重，如果没有良好的冷却，会导致机械变形或热膨胀，通过检测A轴支座的外防护，发现外防护温度很高，烫手，达47℃（见图2），因此机床的五轴精度不稳定可以认为是A轴电动机发热、冷却效果不良所致。
通过进一步试验，如果主轴不转，把X、Y和Z轴的坐标轴冷
由于原有的冷却系统无法满足要求，因此需要对冷却系统进行技术改造，增加一套水冷空调图 2系统，控制线路与原有的线路进行相应的并联、串联。
却关闭，单独给A、C轴冷却（该冷却系统改造完成后通电测机床的冷却是X、Y、Z、A、C试，A轴电动机在A轴90°位置，和主轴共用一个冷却箱），这时A轴不锁紧的情况下，持续3h，AA、C轴的电动机温度稳定在65℃轴电动机温度保持在55℃以下，左右。温度稳定以后，对机床的C轴电动机温度50℃，A轴支座五轴精度进行多次检测，发现精保持冰凉不发热，温度≤23℃。度能够保持不变。
如果A轴角度较小，则电动机温（4）机床的加工方式不符合度保持在20℃，C轴电动机温度机床的结构要求。由于机床是摇32℃。对机床进行多次精度测篮结构，如果A轴在加工时有较试，机床精度保持稳定，主轴锥大角度，并且持续时间较长，又孔和刀柄微热，保持正常状态，不对A轴锁紧，由于翻转力矩作因此可以确认改造效果良好，达用，导致精度保持性较差，A轴到预期目的。
电动机电流大、温度高且持续工
作，因此伺服单元的稳定性也下4.结语
降，可致使功率模块损坏。
对G996五坐标加工中心五轴3.机床精度稳定性差处理精度不稳定情况进行以上原因分措施
析、研究和处理后，问题彻底解决，同时对加工方式提出规范和从上面机床精度稳定性差的要求，在A轴有较大角度且持续原理分析可以看出，虽然力矩电时间较长时，要求对A轴锁紧加动机磨损小、速度快，但力矩电工，减小A轴电动机电流，避免动机发热量大，如果冷却系统工发热和损坏伺服功率单元。再进作不良或有问题，致使冷却量不
行持续的观察和测试，发现改造够，就会造成机床的五轴精度稳定性差，伺服单元经常损坏，甚效果良好，达到预期目的。对于至电动机烧坏。该机床是2007年使用力矩电动机或摇篮结构的设安装，机床刚安装时，冷却效果备，其冷却系统一定要工作状态良好，机床精度保持稳定，精度良好，冷却量足够，否则易对机问题随着时间的拉长逐渐出现。床的稳定运行及设备精度造成严通过对冷却系统的分析和观察发重影响。
现，冷却空调由于厂房通风等原参考文献：因，冷却器严重积油，冷却箱内[1]成大先. 机械设计手册 第4卷部被油垢覆盖，导致冷却效果变[M]．6版．北京：化学工业出差，虽然多次清理，但冷却系统版社，2016.依然无法满足机床的冷却要求。
（收稿日期：20190302）
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