數(shù)控機(jī)床常見故障的排除方法

王磊

摘 要：數(shù)控加工技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)， 它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)， 自動(dòng)化技術(shù)， 伺服驅(qū)動(dòng)， 精密測(cè)量和精密機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是制造業(yè)提高產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率的有力保障。數(shù)控技術(shù)在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域都有著很大的優(yōu)越性，然而，其故障的排查也是我們需要重點(diǎn)研究的項(xiàng)目之一。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 ；故障；排除方法

當(dāng)今控制理論與自動(dòng)化技術(shù)在高速發(fā)展，而相關(guān)的微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)也在發(fā)生日新月異的變化，使得數(shù)控技術(shù)也在同步飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上的多樣化、復(fù)雜化、高智能化，使數(shù)控機(jī)床的故障診斷與排除更需專業(yè)的技術(shù)和知識(shí)。由于數(shù)控技術(shù)的綜合型的特點(diǎn)，需要我們?cè)谶M(jìn)行故障排除的時(shí)候考慮各個(gè)方面的因素。

一、數(shù)控機(jī)床常見故障分類

1、確定性故障

確定性故障是指控制系統(tǒng)主機(jī)中的硬件損壞或只要滿足一定的條件，數(shù)控機(jī)床必然會(huì)發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象在數(shù)控機(jī)床上最為常見，但由于它具有一定的規(guī)律，因此也給維修帶來(lái)了方便確定性故障具有不可恢復(fù)性，故障一旦發(fā)生，如不對(duì)其進(jìn)行維修處理，機(jī)床不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常。但只要找出發(fā)生故障的根本原因，維修完成后機(jī)床立即可以恢復(fù)正常。正確的使用與精心維護(hù)是杜絕或避免故障發(fā)生的重要措施。

2、隨機(jī)性故障

隨機(jī)性故障是指數(shù)控機(jī)床的在同樣條件下工作時(shí)只偶然發(fā)生一次或兩次的故障。有的文獻(xiàn)上稱之為“軟故障”，隨機(jī)性故障的原因分析與故障診斷比較困難，一般而言，故障的發(fā)生往往與部件的安裝質(zhì)量、組建排列、參數(shù)的設(shè)定、元器件的品質(zhì)、軟件設(shè)計(jì)不完善、工作環(huán)境的影響等諸多因素有關(guān).隨機(jī)性故障有可恢復(fù)性，故障發(fā)生后，通過(guò)重新開機(jī)等措施，機(jī)床通?？苫謴?fù)正常，但在運(yùn)行過(guò)程中，又可能發(fā)生同樣的故障。

加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)檢查，確保電氣箱的密封，可靠的安裝、連接，正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發(fā)生的重要措施。

二、數(shù)控機(jī)床常見的故障

1、主機(jī)故障

數(shù)控機(jī)床的主機(jī)部分主要包括機(jī)械、潤(rùn)滑、冷卻、排屑、液壓、啟動(dòng)和防護(hù)等裝置。常見的主機(jī)故障有因機(jī)械安裝、調(diào)試及操作使用不當(dāng)?shù)仍蛞鸬臋C(jī)械傳動(dòng)故障與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)摩擦過(guò)大故障。故障表現(xiàn)為傳動(dòng)噪聲大，加工精度差，運(yùn)行阻力大。尤其應(yīng)引起重視的是，機(jī)床各部位表明的注油孔須定時(shí)、定量加潤(rùn)滑油，這是機(jī)床各傳動(dòng)鏈正常運(yùn)行的保證。另外，液壓、潤(rùn)滑與氣動(dòng)系統(tǒng)的故障主要是官路阻塞和密封不良，因此，數(shù)控機(jī)床更應(yīng)加強(qiáng)污染控制和根除三漏現(xiàn)象產(chǎn)生。

2、進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障

在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠副、靜壓絲杠螺母副、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。所以進(jìn)給傳動(dòng)鏈有故障，主要反映是運(yùn)動(dòng)質(zhì)量下降。對(duì)于此類故障可以通過(guò)以下措施預(yù)防：

（1）提高傳動(dòng)精度

調(diào)節(jié)各運(yùn)動(dòng)副預(yù)緊力，調(diào)整松動(dòng)環(huán)節(jié)，消除傳動(dòng)間隙，縮短傳動(dòng)鏈和在傳動(dòng)鏈中設(shè)置減速齒輪，也可提高傳動(dòng)精度。

（2）提高傳動(dòng)剛度

調(diào)節(jié)絲杠螺母副、支承部件的預(yù)緊力及合理選擇絲杠本身尺寸，是提高傳動(dòng)剛度的有效措施

（3）提高運(yùn)動(dòng)精度

在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減小運(yùn)動(dòng)部件的慣性，提高運(yùn)動(dòng)精度。

（4）導(dǎo)軌

滾動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)贓物比較敏感，必須要有良好的防護(hù)裝置，而且滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊力選擇要恰當(dāng)，過(guò)大會(huì)使?fàn)恳︼@著增加3、自動(dòng)換刀裝置故障

自動(dòng)換刀裝置故障主要表現(xiàn)在：刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)故障、定位誤差過(guò)大、機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)定、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)誤差較大等。故障嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成換刀動(dòng)作卡住，機(jī)床被迫停止工作。

（1）刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)故障

若連接電機(jī)軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器松動(dòng)或機(jī)械聯(lián)接過(guò)緊等機(jī)械原因，會(huì)造成刀庫(kù)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)必須緊固聯(lián)軸器上的螺釘。若刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位，則屬于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)故障或傳動(dòng)誤差造成。若現(xiàn)刀套不能夾緊刀具，則需調(diào)整刀套上的調(diào)節(jié)螺釘，壓緊彈簧，頂緊卡緊銷

（2）換刀機(jī)械手故障

若刀具夾不緊、掉刀，則調(diào)整卡緊爪彈簧，使其壓力增大，或更換機(jī)械手卡緊銷。若刀具夾緊后松不開，應(yīng)調(diào)整松鎖彈簧后的螺母，使最大載荷不超過(guò)額定值。若刀具交換時(shí)掉刀，則屬于換刀時(shí)主軸箱沒(méi)有回到換刀點(diǎn)或換刀點(diǎn)漂移造成，應(yīng)重新操作主軸箱。

4、各軸運(yùn)動(dòng)位置行程開關(guān)壓合故障

在數(shù)控機(jī)床上，為保證自動(dòng)化運(yùn)作的可靠性，采用了大量檢測(cè)運(yùn)動(dòng)位置的行程開關(guān)。機(jī)床經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)特性發(fā)生變化，行程開關(guān)壓合裝置的可靠性及行程開關(guān)本身品質(zhì)特性的改變，對(duì)整機(jī)性能產(chǎn)生較大影響。要適時(shí)檢查和更換行程開關(guān)。

5、配套輔助裝置故障

液壓系統(tǒng)。液壓泵應(yīng)采用變量泵，以減少液壓系統(tǒng)的發(fā)熱。油箱內(nèi)安裝的過(guò)濾器，應(yīng)定期用汽油或超聲波振動(dòng)清洗。常見故障主要是泵體磨損、裂紋和機(jī)械損傷，此時(shí)一般必須大修或更換零件。

氣壓系統(tǒng)。用于刀具或工件夾緊、安全防護(hù)門開關(guān)以及主軸錐孔吹屑的氣壓系統(tǒng)中，分水濾氣器應(yīng)定時(shí)放水，定期清洗，以保證氣動(dòng)元件中運(yùn)動(dòng)零件的靈敏性。閥心動(dòng)作失靈、空氣泄漏、氣動(dòng)元件損傷及動(dòng)作失靈等故障均由潤(rùn)滑不良造成，故油霧器應(yīng)定期清洗，還應(yīng)經(jīng)常檢查氣動(dòng)系統(tǒng)的密封性。

潤(rùn)滑系統(tǒng)。包括對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌、傳動(dòng)齒輪、滾珠絲杠、主軸箱等的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑泵內(nèi)的過(guò)濾器需定期清洗、更換，一般每年更換一次。

冷卻系統(tǒng)。它對(duì)刀具和工件起冷卻和沖屑作用。冷卻液噴嘴應(yīng)定期清洗。

排屑裝置。排屑裝置是具有獨(dú)立功能的附件，主要保證自動(dòng)切削加工順利進(jìn)行和減少數(shù)控機(jī)床的發(fā)熱。因此排屑裝置應(yīng)能及時(shí)自動(dòng)排屑，其安裝位置一般應(yīng)盡可能靠近刀具切削區(qū)域。

三、數(shù)控機(jī)床的常見故障排除方法

由于數(shù)控機(jī)床故障比較復(fù)雜，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對(duì)系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測(cè)試，往往是一個(gè)報(bào)警號(hào)指示出眾多的故障原因，使人難以入手。以下是生產(chǎn)實(shí)踐中常用的排除故障方法。

1、直觀檢查法

直觀檢查法是維修人員根據(jù)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，確定故障范圍，可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊電路板上，然后再進(jìn)行排除。

2、初始化復(fù)位法

一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來(lái)清除故障。若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、撥插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無(wú)法排除，則進(jìn)行硬件診斷。

3、自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強(qiáng)的自診斷功能，并能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)。利用自診斷功能，能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間的接口信息的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控部分，并顯示出故障的大體部位。

4、備件替換法

用好的備件替換診斷出壞的線路板，即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)。并做相應(yīng)的初始化起動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來(lái)越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作。使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài)下進(jìn)行，還要仔細(xì)檢查線路板的版本、型號(hào)、各種標(biāo)記、跨接是否相同，若不一致則不能更換。

一般不要輕易更換CPU 板、存儲(chǔ)器板及電地，否則有可能造成程序和機(jī)床參數(shù)的丟失，使故障擴(kuò)大。

5、參數(shù)檢查法

系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無(wú)效。發(fā)生故障時(shí)應(yīng)及時(shí)核對(duì)系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)一般存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的MOSRAM中，一旦電池電量不足或由于外界的干擾等因素，使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。

6、原理分析法

根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特性參數(shù)，如電壓值和波形，使用儀器儀表進(jìn)行測(cè)量、分析、比較，從而確定故障部位。

除以上常用的故障檢測(cè)方法之外，根據(jù)不同的故障現(xiàn)象，可以同時(shí)選用幾個(gè)方法靈活應(yīng)用、綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。

總之，在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障的時(shí)候，要做到充分掌握相關(guān)信息后再下手進(jìn)行排除，由外到內(nèi)，先機(jī)械后電氣，先分析后動(dòng)手，先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，先一般后特殊，先考慮可能出現(xiàn)的常見故障，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。機(jī)床故障的產(chǎn)生原因是多方面的。對(duì)于較為復(fù)雜的故障，需要將幾種方法綜合運(yùn)用，才能正確判斷出故障產(chǎn)生的原因，診斷故障發(fā)生的具體部位，從而及時(shí)解決故障，減小數(shù)控機(jī)床給生產(chǎn)帶來(lái)的損失，有效提高機(jī)床的使用效率。