孫俊梅 SUN Jun-mei

摘要：本文主要分析數(shù)控機(jī)床的故障及故障如何預(yù)防和消除。從分析數(shù)控機(jī)床故障的常規(guī)規(guī)律、常見故障的診斷檢修方法以及常見類型的故障，主要包括主軸系統(tǒng)的故障、進(jìn)給系統(tǒng)的故障、刀架、刀庫及換刀裝置故障。文章通過介紹數(shù)控機(jī)床故障診斷方及相應(yīng)的消除措施，可以為同行提供一點(diǎn)借鑒。

Abstract： This article mainly analyzes the failures of CNC machine tools and how to prevent and eliminate them. From the analysis of the normal laws of CNC machine tool failures， the diagnosis and repair methods of common failures and common types of failures， they mainly include the failure of the spindle system， the failure of the feed system， the failure of the tool post， the tool magazine and the tool change device. The article introduces the fault diagnosis methods of CNC machine tools and the corresponding elimination measures， which can provide a reference for the peers.

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障;診斷;維修

Key words： CNC machine tools;faults;diagnosis;maintenance

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）22-0121-02

0? 引言

數(shù)控機(jī)床是集計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動技術(shù)等于一體的重要加工裝備，也是新時代智能制造技術(shù)的基本裝備。但由于數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)及其復(fù)雜，又因大部分具有技術(shù)專利，不提供關(guān)鍵的圖樣和資料，所以數(shù)控機(jī)床的維修成為了一個難題[1] [4]。本論文將參考相關(guān)資料，根據(jù)自己的實際工作經(jīng)驗進(jìn)行編寫，力求為廣大數(shù)控機(jī)床維修者提供可借鑒的經(jīng)驗。

1? 數(shù)控機(jī)床的故障規(guī)律

數(shù)控機(jī)床（如圖1所示）是個集成技術(shù)很高的數(shù)控系統(tǒng)。在使用過程中總是會出現(xiàn)各種各樣的故障，所以數(shù)控機(jī)床的維修重點(diǎn)，就是要掌握故障類型，根據(jù)不同的故障采用不同的維修方法，才能有的放矢的排除故障。

在整個使用壽命期，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的故障數(shù)量大致分為3個階段，即早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期，具體的特點(diǎn)如下：

①早期故障期：該時期由于設(shè)備是剛安裝的，很多的機(jī)械結(jié)構(gòu)都出在磨合的階段，零件見得間隙會隨著磨合的進(jìn)行總是不斷的變化，因此需要及時調(diào)整磨合間隙，該階段主要的特點(diǎn)是隨著機(jī)械設(shè)備使用時間加長，設(shè)備故障率極速降低。

②偶發(fā)故障期：偶發(fā)的故障主要是由于一些誤操作或者偶發(fā)的外表條件變化（比如突然停水或停電）等外部隨機(jī)因素引起的。這個時期是設(shè)備正式使用的時期，一般時間較長，因此要盡量提升故障處理的效率，降低故障率。主要特點(diǎn)是整體出現(xiàn)故障的概率比較低，整個機(jī)床系統(tǒng)相對穩(wěn)定。

③耗損故障期：由于后期設(shè)備老舊、很多零部件的使用壽命都已經(jīng)達(dá)到了極限，合理更換零部件，降低故障率，是該階段在使用機(jī)床時主要的事情。該階段特點(diǎn)是故障發(fā)生率隨運(yùn)行時間的延長而急劇升高。

2? 數(shù)控機(jī)床故障常見的診斷方法

數(shù)控機(jī)床是涉及多個應(yīng)用學(xué)科的十分復(fù)雜的系統(tǒng)，而且數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本身的種類繁多，功能各異，不可能找出一種適合各種數(shù)控機(jī)床、各類故障的通用診斷方法[2]。下面介紹常用的故障診斷方法：

2.1 直接檢查法

在維修中通常采用一些輔助設(shè)備，并通過維修工程師的感官來尋找機(jī)床的故障的方法，稱為直接檢查法。一般采用看、試、問、摸等方法排除故障：

①看：檢查熔斷器，液壓缸、絲杠等是否存在異常，檢查壓力表，水表、浮標(biāo)等的數(shù)值是否正常。

②試：通過接通一部分的線路，檢查是否有短路、冒煙等情況，一旦有異常、立即斷電。

③問：詢問現(xiàn)場相關(guān)人員，故障發(fā)生時的現(xiàn)象如何，是否有異響和誤操作，從而迅速定位故障。

④摸：通過觸摸一些機(jī)械電機(jī)，各種信號線以及電路板，從而發(fā)現(xiàn)可能的故障。

在設(shè)備的長時間使用過程中[3]，往往就是這種簡單的故障發(fā)生的最多。一般電子和機(jī)械元部件的老化損壞，是機(jī)床發(fā)生故障的主要原因之一。

2.2 追蹤法

追蹤法是指在維修前，維修人員對故障發(fā)生的現(xiàn)場情況，以及發(fā)生的時間點(diǎn)，和發(fā)生時候的前后設(shè)備轉(zhuǎn)臺進(jìn)行逐一了解和分析，根據(jù)故障現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的原因。

追蹤法檢查是工廠在故障診斷中十分常用的方法，根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行合理分析，查找引起故障的根源，從而定位故障類型，采取合理方法進(jìn)行排除。

2.3 報警號檢修法

數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，在機(jī)場的CRT上一般都會出現(xiàn)報警號，通過查看報警信號上的提示信息進(jìn)行機(jī)床故障的排除，是設(shè)備故障維修中常用的方法。維修人員要根據(jù)報警號的內(nèi)容進(jìn)行分析和診斷，這在說明書中也有相應(yīng)的解釋，但是報警號往往比較籠統(tǒng)，無法直接指出故障的真實原因，而是指出一種現(xiàn)象，維修人員需要根據(jù)所指出的現(xiàn)象進(jìn)行分析，減少調(diào)查的路線，縮小范圍，有目的的進(jìn)行調(diào)查維修。

3? 數(shù)控機(jī)床常見機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修

3.1 主軸部件的常見故障及其診斷維修方法

主軸部件的常見故障及其診斷維修方法如表1所示。

3.2 進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)（滾珠絲杠螺母副）的故障診斷

①滾珠絲杠在轉(zhuǎn)動過程中轉(zhuǎn)矩過大：滾珠絲杠的螺母反向器損壞，更換轉(zhuǎn)塔刀重復(fù)定位精;滑板和壓板安裝過緊，調(diào)整滑板配合板的安裝間隙;伺服電機(jī)與滾珠絲杠同軸度過大，調(diào)整伺服電動機(jī)與滾珠絲杠的同軸度。②滾珠絲杠在運(yùn)動過程中噪聲大：滾珠絲杠潤滑不良，及時涂抹潤滑油;滾珠破損，更換滾珠;電機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)軸器松動，調(diào)整電動機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)軸器。③絲杠螺母潤滑性不好：分油器無分油，更換分油器;油管堵塞，使用專用工具疏通油管或者更換油管。

3.3 刀架、刀庫及換刀裝置故障診斷

①轉(zhuǎn)塔刀架沒有抬起動作：氣缸的壓力是否足夠，如果不夠的話調(diào)整壓力開關(guān)，讓其壓力達(dá)到正常的數(shù)值;控制系統(tǒng)沒有發(fā)出動作指令，檢查電路板和電源是否正常，或者重啟控制軟件;抬起的液壓缸密封圈損壞，此時要更換密封圈;抬起的電磁線圈損壞，更換電磁線圈。②轉(zhuǎn)塔不正位：轉(zhuǎn)位凸輪軸的預(yù)緊力過大，調(diào)整軸線預(yù)緊力在正常值內(nèi);轉(zhuǎn)位凸輪有機(jī)械干涉，移除機(jī)械干涉;上下聯(lián)接盤與中心花鍵間隙過大，使得位置偏差大，調(diào)整聯(lián)接盤和花鍵的間隙。③轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位速度緩慢：滾珠破損，更換滾珠;沒有發(fā)出轉(zhuǎn)位信號，檢查PLC系統(tǒng)或者重啟系統(tǒng)軟件，轉(zhuǎn)位電磁閥斷線，更換電磁閥;轉(zhuǎn)位速度節(jié)流閥卡死，重啟速度節(jié)流閥;凸輪軸壓蓋過緊，重新安裝凸輪軸壓蓋，并調(diào)整間隙。④轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位不能停止：轉(zhuǎn)塔復(fù)置開關(guān)不靈敏;更換復(fù)置開關(guān);轉(zhuǎn)塔上的24V電源線斷開，更換電源線。⑤轉(zhuǎn)塔刀重復(fù)定位精度低：液壓缸的夾緊力不夠大，調(diào)整液壓缸的工作壓力;轉(zhuǎn)塔加緊時有機(jī)械干涉，移除機(jī)械干涉，去除故障。⑥機(jī)器人手臂的換刀速度太快，調(diào)整到最低都還是很快：氣缸的氣壓太大，調(diào)整氣缸氣壓值。⑦無法正確找到車刀：刀位編碼的接觸開關(guān)、行程開關(guān)接觸不良，重新安裝接觸開關(guān)。

4? 結(jié)論

數(shù)控車床在實際應(yīng)用中會發(fā)生各種各樣的故障，從而影響加工的質(zhì)量和效率，因此需要技術(shù)人員對整個機(jī)床的構(gòu)造和原理理解的非常到位，同時還應(yīng)該掌握機(jī)床常見的故障，掌握排除故障的檢測方法，確保機(jī)床能夠快速安全的運(yùn)行起來，恢復(fù)生產(chǎn)，創(chuàng)造最大經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣洪平主編.數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修[M].北京理工大學(xué)出版社，2006.

[2]嚴(yán)峻主編.數(shù)控機(jī)床常見故障快速處理86問[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]鄭小年主編.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修[M].華中科技大學(xué)出版社，2005.

[4]王潤孝主編.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].第2版.西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997.