淺談數(shù)控機床機械故障的診斷與維修

田亞丁

摘 要：本文通過數(shù)控機床機械結(jié)構的組成、要求、診斷方法、維修應用實例，淺談數(shù)控機床機械故障的診斷與維修。

關鍵詞：數(shù)控機床；機械故障；維修

數(shù)控機床從故障發(fā)生的部件分為機械故障和電氣故障，從日常實踐教學中遇到的數(shù)控機床故障來看，數(shù)控機床有很大一部分是由于機械部件失效，精度下降引起的，并且在故障維修過程中，一般都是先排除機械故障，然后再排除電氣故障，因為機械故障比較直觀，電氣故障邏輯性太強不容易判斷，先機械后電氣的排障方法甚至有時還可以達到事半功倍的效果。因此，本文結(jié)合日常實踐教學中遇到的數(shù)控機床機械故障為例子，淺談數(shù)控機床機械故障的診斷與維修。

1 數(shù)控機床機械結(jié)構的組成與要求

數(shù)控機床機械結(jié)構的組成，有機床基礎件、主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件、實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置、特殊功能裝置等組成。

數(shù)控機床在操作上，它不再需要操作者通過手柄進行調(diào)整和變速。故為了實現(xiàn)數(shù)控機床的自動化控制加工，其機械結(jié)構應滿足以下要求：

（1）具有較高的靜、動剛度和良好抗震性；

（2）具有較好的熱穩(wěn)定性；

（3）具有較高的運動精度和良好的低速穩(wěn)定性；

（4）具有良好的操作、安全防護性能。

2 數(shù)控機床機械故障的診斷方法

數(shù)控機床機械故障，就是指機床本體因偏離其設計狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。機械故障診斷，就是對機床本體進行監(jiān)測和診斷的過程。

機械故障的診斷方法有很多，但歸納起來，有兩種：一種是“實用診斷法”；一種是利用先進測試手段的“現(xiàn)代診斷法”。其中實用診斷法指的是一般數(shù)控機床維修人員使用一般檢查工具、儀器，如一字、十字螺絲刀、尖嘴鉗、萬用表、百分表、水平儀、轉(zhuǎn)速表等檢測；利用感覺器官對機床進行問、看、聽、觸、嗅的診斷法 。

“問”就是詢問數(shù)控機床操作者數(shù)控機床故障發(fā)生時的現(xiàn)象。因為數(shù)控機床操作者是最熟知機床性能的人，同時又是故障發(fā)生時的當事人和目擊者，通過詢問故障發(fā)生時的情況，對下一步分析故障起因與診斷是有利的。

“看”就是對數(shù)控機床故障涉及到的機械零部件進行全面的觀察如看機械傳動系統(tǒng)各零部件是否有損傷、變形、看當時工件加工情況、看機械傳動系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況等，根據(jù)其看到的現(xiàn)象來判斷故障可能存在的部位。

“聽”就是通過數(shù)控機床運轉(zhuǎn)的聲響對故障進行診斷。機床在正常運行中發(fā)出的聲音是均勻和有節(jié)奏的，并保持持續(xù)的穩(wěn)定性，聲音過大或雜亂如出現(xiàn)金屬碰撞聲，聲音嘶鳴而短促如帶的打滑聲等異常響聲，則表明數(shù)控機床內(nèi)部存在變形、松動或缺少潤滑等現(xiàn)象。

“觸”是指用手指觸摸機械部件，憑手指的感覺來判斷機床是否出現(xiàn)故障如感覺機床表面溫升、震動、爬行等情況。

“嗅”就是通過鼻子嗅那些油煙氣、焦糊味來判斷分析故障產(chǎn)生的部位和原因。使用實用診斷法能方便、快捷、實用的檢測到故障部位，能監(jiān)測劣化趨勢，能選擇出有疑難問題的故障再進行精密診斷。

精密診斷法是根據(jù)“實用診斷法“中選擇出的疑難故障，由專業(yè)維修人員利用先進測試手段進行精確地定量檢測與分析，根據(jù)故障位置、原因和數(shù)據(jù)，確定應采取的最合適的修理方法和時間的診斷法。一般情況都采用實用診斷法來了解機床的現(xiàn)時狀態(tài)，只有對那些在實用診斷中提出疑難問題的機床才進行精密診斷。

3 機床機械部分故障維修的應用實例

（1）一臺配有FANUC 0i MC系統(tǒng)的加工中心運行時，工作臺 X 軸方向位移過程中產(chǎn)生明顯的機械抖動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。

經(jīng)詢問學生故障發(fā)生時的過程，學生說：“前幾天，加工工件時就感覺工作臺X 軸方向位移過程有些問題，但我們看不出來。今天，機床工作臺X 軸方向位移過程中有了明顯機械抖動?！庇谑?，我就觀看數(shù)控機床CRT 顯示出來的X軸位移坐標數(shù)值是均勻的，這就排除了系統(tǒng)設置的參數(shù)和硬件控制電路對故障的影響。下面就得判斷系統(tǒng)至伺服控制單元至伺服電動機至X 軸進給傳動鏈即滾珠絲桿副的連接哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了故障。采用交換法修改系統(tǒng)參數(shù)將X軸、Y軸的伺服控制單元進行交換，發(fā)現(xiàn)故障并沒有轉(zhuǎn)移，故故障部位可以肯定在伺服控制單元至X軸伺服電動機至進給傳動鏈一側(cè)。我繼續(xù)進行交換X軸、Y軸的伺服電動機，發(fā)現(xiàn)故障并沒有轉(zhuǎn)移，故故障部位肯定在X軸進給傳動鏈一側(cè)。脫開彈性聯(lián)軸器，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進行手感檢查。通過手感檢查，感覺到滾珠絲桿在全行程范圍均有抖動現(xiàn)象。拆下滾珠絲杠檢查，發(fā)現(xiàn)支承滾珠絲桿的軸承損壞。換上同型號規(guī)格的新軸承后，故障排除。

（2）一臺配有HNC-21TF系統(tǒng)的數(shù)控車床，LD4系列電動刀架換刀時刀架不能正常到位。

經(jīng)詢問學生故障發(fā)生時的過程，學生說：“昨天實習時，由于操作不當，刀架與尾座發(fā)生了碰撞，今天使用時就成這樣了?！蓖ㄟ^觀看，刀架正轉(zhuǎn)、四個換刀點的PMC輸入狀態(tài)正常、用手觸摸刀架上刀體感覺到刀架有反轉(zhuǎn)過程，可以斷定是刀架機械部分出現(xiàn)了問題。關閉機床總電源，拆下刀架上方的鋁蓋，拆下發(fā)詢盤上的霍爾元件連接線、小螺母，取出發(fā)信盤；拆下大螺母、止退圈，取出鍵、軸承；取出離合盤，發(fā)現(xiàn)離合盤與螺桿聯(lián)接的兩條圓柱銷斷裂。更換同樣規(guī)格的圓柱銷后，故障排除。

總之，在數(shù)控機床的故障維修中，數(shù)控機床故障的維修工作不是一個簡單孤立的過程，它不但需要維修人員具有豐富的實踐經(jīng)驗，更需要有過硬的業(yè)務素質(zhì)及技術能力。應根據(jù)故障發(fā)生的經(jīng)過正確實用故障診斷方法進行及時維修。

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