試析數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及保養(yǎng)措施

張 雷

(恒源煤電機(jī)械總廠，安徽 淮北 235000)

試析數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及保養(yǎng)措施

張 雷

(恒源煤電機(jī)械總廠，安徽 淮北 235000)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，數(shù)控技術(shù)已是我國機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與信息化的關(guān)鍵技術(shù)之一。機(jī)床維護(hù)與保養(yǎng)的好壞將影響機(jī)械零件的加工精密度與高效性，所以平時(shí)應(yīng)采用合理的措施維護(hù)與保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床，從而提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)性能。

數(shù)控車床；數(shù)控技術(shù)；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；保養(yǎng)策略

我國機(jī)械制造行業(yè)現(xiàn)已普遍應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，它必然成為我國工業(yè)生產(chǎn)與加工的重要設(shè)備。然而我國數(shù)控機(jī)床技術(shù)的應(yīng)用處于初期階段，所積累的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)較少，在技術(shù)、環(huán)境，甚至操作方面依然未形成一個(gè)統(tǒng)一體系，因而造成數(shù)控機(jī)床應(yīng)用過程中經(jīng)常發(fā)生故障，從而對數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定與安全運(yùn)行造成深遠(yuǎn)影響。因此，為提高數(shù)控機(jī)床技術(shù)的應(yīng)用性能，應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行實(shí)際情況，研究數(shù)控機(jī)床常見故障產(chǎn)生原因，制定具有針對性的數(shù)控機(jī)床維護(hù)與保養(yǎng)策略，以保障數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行以推動(dòng)我國制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

一、數(shù)控車床

隨著國家在機(jī)械制造技術(shù)與電子技術(shù)方面加大了研究力度，我國數(shù)控機(jī)床制造的復(fù)雜性與智能化已經(jīng)達(dá)到世界水準(zhǔn)。針對此種狀況，若是選擇傳統(tǒng)的維修技術(shù)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)，難以保證數(shù)控車床的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因而數(shù)控車床的維修、養(yǎng)護(hù)技術(shù)也必須不斷革新。當(dāng)今數(shù)控車床主要選擇的為過程控制，若是某一部位發(fā)生故障，就會(huì)影響車床整體的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至還會(huì)導(dǎo)致數(shù)控車床停機(jī)，對制造業(yè)的生產(chǎn)效率帶來重大影響。同時(shí)，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)的工作原理復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精密，一旦發(fā)生故障就一定要及時(shí)檢查與維修，否則可能會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，數(shù)控車床運(yùn)行期間，一定要進(jìn)行日常維護(hù)與保養(yǎng)，從而降低車床故障發(fā)生率。

二、數(shù)控車床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

1.自動(dòng)化

我國數(shù)控車床主要選擇高性能伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，配置無級(jí)變速主軸，明顯加強(qiáng)了數(shù)控車床工作時(shí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)性，同時(shí)對數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化，有效縮短了傳動(dòng)鏈。從數(shù)控車床角度來看，一般是數(shù)控系統(tǒng)下發(fā)指令，以完成數(shù)控車床運(yùn)行速度、刀具運(yùn)動(dòng)及主軸轉(zhuǎn)速等自動(dòng)化控制；應(yīng)用伺服系統(tǒng)，改變了普通車床采用的進(jìn)給系統(tǒng)方式格局，通過主軸調(diào)速結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)變速運(yùn)轉(zhuǎn)。分析數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)給變速箱與主軸箱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，且應(yīng)用的軸承與齒輪等有關(guān)設(shè)備零件也較少，直接通過電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸、滾珠絲杠的有效連接，減少了齒輪應(yīng)用。

2.精密性

為保證數(shù)控車床運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性與精密性，所選擇的數(shù)控車床全部配件都應(yīng)依據(jù)“高科技化與高精確化”準(zhǔn)則，打破了傳統(tǒng)中以幾何精度作為主體的理念。針對數(shù)控車床精密性要求而言，體現(xiàn)在數(shù)控車床的運(yùn)行、熱變形、抗震等方面?；跀?shù)控車床的系統(tǒng)控制精度而言，其選擇的技術(shù)主要是高速差補(bǔ)技術(shù)，應(yīng)用微小的數(shù)控程序完成有效控制，然后對數(shù)控車床的控制單元進(jìn)一步細(xì)化，同時(shí)選擇具有高分辨率的先進(jìn)傳感器設(shè)備，以加強(qiáng)位置檢測與元件測量精準(zhǔn)度。[1]除此之外，國際上最近研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)解碼檢查技術(shù)，將其應(yīng)用在數(shù)控車床中，可明顯提高數(shù)控車床工作軌跡精度，其原理是應(yīng)用三維仿真對數(shù)控車床工作精度進(jìn)行預(yù)測，實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床在多種條件下對多種規(guī)格工件的精確加工。

3.無人化

數(shù)控車床的普遍應(yīng)用，推動(dòng)了制造業(yè)向柔性化與無人化趨勢發(fā)展。而數(shù)控車床的功能集成與工藝復(fù)合作為柔性化、無人化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的根基，同時(shí)還是數(shù)控車床的關(guān)鍵特點(diǎn)之一。[1]從車削中心角度而言，進(jìn)行一次工件裝夾后，不僅可以內(nèi)對孔完成加工，還能對外圓與端面進(jìn)行加工?，F(xiàn)階段，數(shù)控車床整體發(fā)展趨勢更傾向功能集成化，主要以自動(dòng)化工作臺(tái)與自動(dòng)換刀系統(tǒng)為根基，然后完成數(shù)控車床柔性化與無人化目標(biāo)，同時(shí)功能集成化一般指工件的自動(dòng)定位與自動(dòng)裝卸支持自動(dòng)對刀，并對刀具的磨損進(jìn)行自動(dòng)檢測。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)學(xué)者在數(shù)控車床的工件自動(dòng)補(bǔ)償與自動(dòng)測量等有關(guān)方面進(jìn)行了更為深入的研究，現(xiàn)已研發(fā)出集車床、銑床、鉆床等有關(guān)工藝為一體的先進(jìn)加工機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了工件的深加工，提高了機(jī)床附加值，并已在制造行業(yè)中投入應(yīng)用。

4.高新技術(shù)性

數(shù)控車床運(yùn)行時(shí)，為加強(qiáng)車床運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性及精密性，采用了許多高新技術(shù)。例如優(yōu)化靜態(tài)剛度與動(dòng)態(tài)剛度，改進(jìn)阻尼精度等，很大程度上加強(qiáng)了數(shù)控車床運(yùn)行的自動(dòng)化水平，還改善了工作生產(chǎn)效率，有效的控制了熱變形現(xiàn)象。[2]同時(shí)，數(shù)控車床中所支持的工件高精度與高效率生產(chǎn)，盡管對機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了簡化處理，可依然對機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備等有著嚴(yán)格要求。如今許多現(xiàn)代化設(shè)備已應(yīng)用在數(shù)控車床中，比如說無間隙傳動(dòng)設(shè)備，其能夠確保數(shù)控車床的運(yùn)行效率；再如滾珠絲杠與靜壓導(dǎo)軌以及塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌，不僅能夠?qū)?shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生的阻力，還能對傳動(dòng)效率進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)數(shù)控車床運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性；尤其是定位快進(jìn)速率的增加，已經(jīng)達(dá)到了每分鐘幾十米甚至是幾百米。

三、數(shù)控車床維修養(yǎng)護(hù)策略分析

1.機(jī)械維護(hù)

數(shù)控車床在進(jìn)行工件加工時(shí)，操作人員一定要認(rèn)真檢查排屑器是否順利工作，切記避免切屑大量堆積，影響導(dǎo)軌的精度，甚至對導(dǎo)軌的正常應(yīng)用造成嚴(yán)重影響。而工件加工完成后，必須將伺服軸置于初始點(diǎn)。[3]所有加工任務(wù)完成后，還應(yīng)將散落在拖板或者是導(dǎo)軌中的切屑清理干凈。另外，維護(hù)工作人員應(yīng)定期對數(shù)控車床的全部機(jī)械部分進(jìn)行檢查，針對配合尺寸誤差要及時(shí)調(diào)整，例如數(shù)控車床中伺服電機(jī)的聯(lián)軸器各個(gè)位置的檢查、滾珠絲杠與滑動(dòng)導(dǎo)軌等的檢查、調(diào)整等。

2.氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)

數(shù)控車床氣動(dòng)系統(tǒng)中的供給壓縮空氣一定要是清潔的。大部分情況下，壓縮空氣中都會(huì)存在水分或是粉塵等雜質(zhì)，若是壓縮空氣中存在的水分較多，就可能導(dǎo)致管道與氣缸發(fā)生腐蝕；若是壓縮空氣中存在大量油液，也會(huì)導(dǎo)致橡膠與密封材料變質(zhì)；若是壓縮空氣中粉塵數(shù)量多，也會(huì)造成閥體無法正常動(dòng)作。因此，應(yīng)合理選擇過濾器，以清除壓縮空氣中存在的雜質(zhì)，同時(shí)應(yīng)用過濾器也可以實(shí)現(xiàn)壓縮空氣中液體的有效清除，保證氣動(dòng)設(shè)備的工作壓力處于正常狀態(tài)。針對工作壓力調(diào)節(jié)而言，在調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)保證壓力表處在正常工作狀態(tài)，確保讀數(shù)精確。

3.主軸電機(jī)與伺服電機(jī)維護(hù)

數(shù)控車床的維護(hù)工作人員，應(yīng)定期完成數(shù)控車床中主軸電機(jī)與伺服電機(jī)工作狀態(tài)下的相應(yīng)溫度、噪聲以及震動(dòng)檢查。若是發(fā)現(xiàn)溫度、噪聲以及振動(dòng)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，一定要及時(shí)查找原因，重點(diǎn)檢查軸承與數(shù)控車床相關(guān)參數(shù)設(shè)置，而在查明故障成因后務(wù)必要及時(shí)選擇針對性的解決措施。同時(shí)，數(shù)控車床運(yùn)行過程中，針對直流伺服電機(jī)的數(shù)控車床而言，若是頻繁的進(jìn)行加速或者是減速，應(yīng)定期對其進(jìn)行保養(yǎng)，通常情況下以2個(gè)月為一周期。而維護(hù)保養(yǎng)的主要工作內(nèi)容是應(yīng)用干燥的壓縮空氣對電刷粉塵進(jìn)行有效清除，并且對電柜換向器進(jìn)行清掃，以避免發(fā)生短路問題。除此之外，還應(yīng)對電刷磨損度完成檢查，若是電刷磨損嚴(yán)重一定要選取型號(hào)與規(guī)格完全相及時(shí)更換，更換后需進(jìn)行空載運(yùn)行，以使新電刷能夠與換向器表面有效吻合。

4.其它方面的維護(hù)

首先，通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)。數(shù)控設(shè)備一定要置于固定的溫度區(qū)間，同時(shí)要對散熱通風(fēng)設(shè)備完成定期清理，確保風(fēng)扇順利工作，然后依據(jù)車間具體環(huán)境狀況編排季度清理方案；其次，數(shù)控系統(tǒng)接地維護(hù)。目前我國電壓波動(dòng)與干擾問題比較常見，由于數(shù)控車床系統(tǒng)內(nèi)存主要選擇的為芯片，若是遭受脈沖干擾，并且內(nèi)部電壓迅速增加，就可能對內(nèi)存造成嚴(yán)重影響，出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)混亂，直接影響數(shù)控車床的順利運(yùn)行。[4]對此，為保證數(shù)控車床順利運(yùn)行，一定要保證電壓穩(wěn)定性，同時(shí)應(yīng)與可能形成高頻或者是高壓沖擊的裝置保持安全距離，比如說高頻淬火機(jī)床與磁粉探傷機(jī)等等。若是具備一定條件，應(yīng)把數(shù)控車床的控制系統(tǒng)供電和感染電源進(jìn)行隔開，以保證數(shù)控車床的安全運(yùn)行；最后，定期完成數(shù)控車床控制系統(tǒng)中對外接插件具體接插情況檢查，防止發(fā)生松動(dòng)。若是車間中空氣摻雜著許多灰塵或者是金屬粉末，并且散落在印刷電路板或者是電氣接插件上，就可能造成元件導(dǎo)電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞元件。所以一定要格外重視數(shù)控車床系統(tǒng)的凈化處理，盡量降低電氣柜的打開次數(shù)，防止數(shù)控車床系統(tǒng)污染，保證數(shù)控車床能夠正常運(yùn)行。

四、總結(jié)

數(shù)控車床裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，對于數(shù)控車床的故障處理與維護(hù)提出更為嚴(yán)格要求。因此，數(shù)控車床維護(hù)工作人員，首先要分析數(shù)控車床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，歸納、總結(jié)數(shù)控車床常見故障，然后依據(jù)常見故障制定具有針對性的維修、養(yǎng)護(hù)方案，同時(shí)工作人員還應(yīng)在實(shí)踐工作過程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，逐步提高自身的數(shù)控車床維護(hù)水平，保證數(shù)控車床能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高工件的機(jī)械加工精度和效率。

[1] 魏東坡,趙宏霞.基于數(shù)控機(jī)床常見故障及排除的研究[J].東方企業(yè)文化,2014(6).

[2] 李秀杰.機(jī)械加工中影響表面粗糙度的因素及改善措施探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(9).

[3] 舒蕾.加工中心控制系統(tǒng)常見干擾故障及改進(jìn)措施[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)學(xué)報(bào),2014(3).

[4] 盧卓,龍俞文.淺談數(shù)控機(jī)床故障診斷的思路與原則[J].裝備制造技術(shù),2015(9).

責(zé)任編輯：力 草

2016-11-16

張雷(1981-)，男，安徽濉溪人，恒源煤電機(jī)械總廠助理工程師,研究方向：機(jī)械加工。

TG519.1

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1671-8275(2017)01-0140-03