數(shù)控機(jī)床故障診斷方法探究

陳丹玲

（廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校，廣西 南寧 530000）

0 引言

企業(yè)競爭力是由技術(shù)創(chuàng)新能力、市場拓展能力、人力資源開發(fā)能力、資本運(yùn)營能力、風(fēng)險抗御能力等有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的。在競爭中，一個企業(yè)所具有的能夠持續(xù)地比其他企業(yè)更有效地向市場(消費(fèi)者，包括生產(chǎn)性消費(fèi)者)提供產(chǎn)品或服務(wù)，并獲得底利和自身發(fā)展的綜合素質(zhì)。作為機(jī)電行業(yè)生產(chǎn)必不可少的核心設(shè)備，數(shù)控機(jī)床有效融合了計算機(jī)技術(shù)、液壓技術(shù)、自動化控制技術(shù)、氣動技術(shù)及電機(jī)技術(shù)等。數(shù)控機(jī)床的任何部位發(fā)生故障都會對設(shè)備的生產(chǎn)精度造成影響，從而生產(chǎn)出質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的原件，甚至?xí)率箶?shù)控機(jī)床的停產(chǎn)[1-2]。因此在實(shí)際操作運(yùn)行期間，生產(chǎn)技術(shù)人員應(yīng)創(chuàng)新技術(shù)理念，學(xué)習(xí)科學(xué)的管理知識，提高設(shè)備風(fēng)險意識，應(yīng)用科學(xué)的故障診斷方法進(jìn)行數(shù)控機(jī)床故障排查，進(jìn)一步提升數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率、提高數(shù)控機(jī)床產(chǎn)能，最大限度的發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的實(shí)際價值，保證工業(yè)生產(chǎn)的有效展開[3]。

1 數(shù)控機(jī)床常見故障分析

1.1 數(shù)控機(jī)床運(yùn)動系統(tǒng)典型故障分析

（1）數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)時表現(xiàn)低靈敏度。滾珠絲杠的低靈敏度問題是由于部件的高負(fù)荷原因?qū)е?，從而使得絲杠及導(dǎo)軌之間不能實(shí)現(xiàn)平行的位置狀態(tài)[4]。針對數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)時表現(xiàn)低靈敏度的問題，應(yīng)對軸向間隙進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，提高滾珠絲杠的承載能力，從而使絲杠及導(dǎo)軌之間達(dá)到平行的位置。

（2）數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠產(chǎn)生的副噪聲。形成數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副噪聲的原因有很多，主要是因為絲杠缺少潤滑、絲杠滾珠破損、絲杠軸承損壞等[5]。此故障類型比較常見，應(yīng)進(jìn)行定期的保養(yǎng)和維修，應(yīng)定期對絲杠位置進(jìn)行潤滑等養(yǎng)護(hù)措施，如發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時更換；及時調(diào)整軸承蓋等位置，以保證對軸承斷面起到壓實(shí)的作用。

1.2 數(shù)控機(jī)床主軸運(yùn)轉(zhuǎn)典型故障分析

（1）數(shù)控機(jī)床主軸運(yùn)轉(zhuǎn)故障很多，其中比較典型的是因設(shè)計及生產(chǎn)精度不符合標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致的。由于數(shù)控機(jī)床屬于高精度設(shè)備，一旦出現(xiàn)設(shè)計及生產(chǎn)期間精度不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況，數(shù)控機(jī)床主軸會持續(xù)受到?jīng)_擊；零部件的安裝精度無法得到保證，從而影響了安裝牢固性及數(shù)控機(jī)床后期的運(yùn)行效率[6]。所以，為了有效規(guī)避類似問題的發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)對導(dǎo)軌精度及數(shù)控機(jī)床精度的測量檢查，及時排查精度偏差，分析偏差原因是否是由數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障導(dǎo)致，通過故障原因分析制定對應(yīng)維修處理方案。

（2）數(shù)控機(jī)床另一類常見主軸運(yùn)轉(zhuǎn)故障是切削振動故障。此類故障多為數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時的結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致，如：軸承的間隔縫隙太大、軸承緊實(shí)度不達(dá)標(biāo)；數(shù)控機(jī)床立柱、主軸箱及床體之間造成松動分離；主軸箱、軸承的裝配不符合安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。以上問題應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，通過定期的故障排查和維修及時排除故障隱患。同時，在主軸箱運(yùn)轉(zhuǎn)期間容易產(chǎn)出噪聲污染，為有效控制，應(yīng)保證主軸箱噪聲源位置的噪聲數(shù)值保持在75 dB 以下，一旦數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時的主軸箱噪聲數(shù)值超過了這一限定值，可判斷其已出現(xiàn)了故障，應(yīng)及時處理。此類故障產(chǎn)生的主要原因是數(shù)控機(jī)床主軸部件的均衡性不符合要求導(dǎo)致，所以導(dǎo)致傳動裝置同步性發(fā)生異步及運(yùn)轉(zhuǎn)時穩(wěn)定性不足。此類問題主要通過及時替換傳動裝置并對裝置間距進(jìn)行調(diào)整處理或及時替換新軸承得以解決。

1.3 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)轉(zhuǎn)典型故障分析

（1）數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)轉(zhuǎn)的一類典型故障是導(dǎo)軌欠缺平整度及相應(yīng)零部件因缺陷造成較差的應(yīng)用效果等故障。以上問題應(yīng)及時處理：調(diào)整導(dǎo)軌允差；更換性能和質(zhì)量符合運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的部件。

（2）數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌研傷故障。研傷故障出現(xiàn)若不得到及時解決，將會損耗數(shù)控機(jī)床，影響數(shù)控機(jī)床床體和地基的穩(wěn)定性，也增加所在位置的沖擊負(fù)荷。為有效避免以上問題的發(fā)生，應(yīng)定期保養(yǎng)和故障排查，對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行潤滑保養(yǎng)，使設(shè)備保持在良好狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 數(shù)控機(jī)床常見的故障診斷方法

2.1 數(shù)控機(jī)床無損探傷故障檢測方法

數(shù)控機(jī)床無損探傷故障檢測方法是一種新型的故障檢測方法，在數(shù)控機(jī)床處于常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，應(yīng)用無損探傷故障檢測方法實(shí)現(xiàn)對設(shè)備進(jìn)行全方位的故障檢測，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)位置，形成全面的檢測數(shù)據(jù)，為今后的設(shè)備保養(yǎng)及故障檢測維修形成數(shù)據(jù)依據(jù)。值得一提的是，數(shù)控機(jī)床無損探傷故障檢測方法的測試環(huán)境對數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性要求較高，檢測時應(yīng)保證數(shù)控機(jī)床內(nèi)部元器件的安全穩(wěn)定工作，確保內(nèi)部無危險源干擾。

2.2 數(shù)控機(jī)床油樣分析故障檢測方法

另一類數(shù)控機(jī)床故障診斷方法是數(shù)控機(jī)床油樣分析故障檢測。數(shù)控機(jī)需要定期更換潤滑油、液壓油等以達(dá)到養(yǎng)護(hù)作用，保證數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成的磨損。由于潤滑油及液壓油在數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)中的使用頻次高，所以在某種程度上也會反映設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況。準(zhǔn)確掌握潤滑油及液壓油對設(shè)備的影響狀況，通過油樣分析得出的有價值數(shù)據(jù)，從而判斷設(shè)備故障，這是數(shù)控機(jī)床油樣分析故障檢測方法應(yīng)用的目的。針對數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障，對油樣外觀、液壓油或潤滑油使用過程中元器件的磨損或抽取油樣中含有的雜質(zhì)等情況進(jìn)行故障檢測分析，判別數(shù)控機(jī)床的故障，并及時維修或更換相應(yīng)的零部件。

2.3 數(shù)控機(jī)床機(jī)械振動故障檢測方法

數(shù)控機(jī)床機(jī)械振動故障檢測方法是比較常見的數(shù)控機(jī)床故障診斷方法。該方法對檢測人員的技術(shù)要求較高，檢測人員應(yīng)對數(shù)控機(jī)床本身運(yùn)轉(zhuǎn)情況全面了解并做到：（1）應(yīng)掌握數(shù)控機(jī)床是否發(fā)生異常故障、數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常、運(yùn)轉(zhuǎn)檔位對應(yīng)速率是否發(fā)生明顯變化等情況。（2）應(yīng)根據(jù)軸承分布圖紙及設(shè)備傳動系統(tǒng)圖紙等設(shè)備圖紙分析判斷數(shù)控機(jī)床設(shè)備及零部件的品控質(zhì)量，保證設(shè)備及零部件質(zhì)量符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。（3）應(yīng)用數(shù)控機(jī)床機(jī)械振動故障檢測方法時，應(yīng)參考設(shè)備的信號狀況及所在具體地理位置進(jìn)行調(diào)測傳感設(shè)備，以進(jìn)行速度測試及振動測試。在進(jìn)行機(jī)械振動故障檢測方法的高頻測試時，應(yīng)采用先高后低的測試順序進(jìn)行，設(shè)置提高放大設(shè)備的增益數(shù)值，保證信號放大程度達(dá)到符合測試需求的數(shù)值要求。

3 數(shù)控機(jī)床故障診斷方法應(yīng)用策略

3.1 根據(jù)檢測規(guī)范，保證診斷實(shí)施的規(guī)范

數(shù)控機(jī)床診斷順序應(yīng)依據(jù)先易后難、先內(nèi)后外、先機(jī)械后電氣的原則。故障發(fā)生時，應(yīng)先通過數(shù)控機(jī)床設(shè)備的整體到零部件法進(jìn)行故障排查。若是多種故障共同存在時，應(yīng)先解決較容易的故障，逐漸到較難的故障處理，最終實(shí)現(xiàn)整體問題的解決。通常先處理處于數(shù)控機(jī)床基本結(jié)構(gòu)的機(jī)械類故障，為后續(xù)故障提供便利條件，之后電氣故障的處理也會變得相對容易。

3.2 科學(xué)制定診斷工序，保證精確排查故障點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床故障診斷的工序通常為：故障外觀排查、確定故障涉及的范圍、定位故障位置等。故障排查人員在進(jìn)行故障診斷時，應(yīng)參照診斷工序檢測，從而精確定位故障點(diǎn)。首先通過一系列排查方法分析數(shù)控機(jī)床的故障，進(jìn)而通過分析判斷逐漸縮小故障發(fā)生范圍，最后經(jīng)過逐級排查實(shí)現(xiàn)精確定位故障點(diǎn)。

3.3 根據(jù)故障類型合理選擇診斷排查方式

由于數(shù)控機(jī)床包含的元器件較多，因此在發(fā)生故障時根據(jù)不同類型及屬性可劃分為很多故障種類。根據(jù)故障類型不同，可分為固定故障和隨機(jī)故障；根據(jù)故障屬性不同，可分為電氣故障和機(jī)械故障。依據(jù)故障種類的不同進(jìn)行故障診斷排查方式的選取或通過組合診斷排查的形式進(jìn)行，不同種類的診斷方式配合使用各自的注意事項并注意診斷順序的合理選擇。

4 結(jié)束語

工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床逐漸替代傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)床，合理應(yīng)用數(shù)控機(jī)床故障診斷方法對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷、排查及維保是行業(yè)發(fā)展的必然要求。本研究圍繞數(shù)控機(jī)床故障診斷方法進(jìn)行研究，在針對數(shù)控機(jī)床常見的故障進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分析了數(shù)控機(jī)床典型的故障診斷方法，進(jìn)而提出了數(shù)控機(jī)床故障診斷方法的應(yīng)用策略，目的是通過針對數(shù)控機(jī)床常見的故障原因及典型的故障診斷方法分析，為提高數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率、提升數(shù)控機(jī)床產(chǎn)能提供參考。