數(shù)控機床加工精度故障及維修處理研究

王業(yè)超 高海嶺 羅月美

摘? 要：隨著時代的不斷發(fā)展，國家各項水平的逐漸增強，人們生活生產(chǎn)中所應(yīng)用的器械的精度也在逐漸提高標準，因此在新時代高新科學(xué)技術(shù)的不斷優(yōu)化發(fā)展中，對于傳統(tǒng)機床加工也在新時代有了新的突破。數(shù)控機床作為自動化設(shè)備，集合了計算機技術(shù)、電動機、機床檢測技術(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣，極易引發(fā)各種故障。長時間使用后經(jīng)常出現(xiàn)精度下降、尺寸不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致數(shù)控機床加工效率受到影響，嚴重的還會引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失，本文對數(shù)控機床加工精度故障進行全面診斷，明確主要故障類型，提出故障檢測方法，有效提高數(shù)控機床加工精度異常故障診斷的效果，保證數(shù)控機床的運行水平全面提升。針對數(shù)控機床在加工精度以及故障維修方面展開討論，期望促進機床加工的進一步優(yōu)化，提高加工效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床;加工精度故障;維修處理

1.數(shù)控機床加工精度的故障

1.1進給機械傳動

從數(shù)控機床各傳動部件運動原理我們可以得知，加工精確度如果沒有達到準確值，其原因可能在以下幾個方面：電動機和絲杠之間的連接不緊密，比較松，使得兩者沒有辦法一起進行工作，造成其尺寸刻度之間有一定的偏差。由于工作臺會受到慣性的作用，導(dǎo)致聯(lián)軸節(jié)兩邊會有距離的移動;滾珠絲桿安裝存在誤差，比如1.在垂直和水平于螺母運動方向母線直線度超差;2.絲桿支撐軸承未進行預(yù)緊或者預(yù)緊過多導(dǎo)致磨損;3.滾珠絲桿安裝時定位面與絲桿母線不垂直加快絲桿螺母滾道磨損等。

1.2密封老化導(dǎo)致軸磨損

導(dǎo)向支承件材料選用不當，損傷缸筒，活塞桿，摩擦間隙不合適，導(dǎo)致間隙擠出咬傷，缸筒端部的螺紋導(dǎo)角不當，損傷密封圈，密封安裝導(dǎo)角不當損傷密封圈，滑動面粗糙度不合適，磨損密封圈，電鍍不均勻，密封通過的表面上開孔，劃傷磨損密封圈，密封溝槽特別是軸密封槽粗糙度不夠，磨損損傷密封件[1]。

1.3系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定不當或伺服參數(shù)未優(yōu)化

除了導(dǎo)軌本身的生產(chǎn)誤差外，導(dǎo)軌的不勻稱磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。另外另有傳動鏈誤差，即是指傳動鏈始末兩端傳動元件間比較運動的誤差，一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來掂量。

2.故障診斷主要方法

2.1觀察故障排除法

由于電氣技術(shù)快速發(fā)展，電氣設(shè)備的性能參數(shù)通過對設(shè)備外觀進行全面判斷與觀察，結(jié)合檢修人員的工作經(jīng)驗及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備正常運行中出現(xiàn)的問題。數(shù)控機床主要采用的是儀表及故障指示器進行故障監(jiān)控，工作人員只需要特定時間段對儀器設(shè)備的數(shù)值進行查看，了解設(shè)備運轉(zhuǎn)的正常狀態(tài)，通過對設(shè)備線路和外觀整體進行觀察，這樣就能夠及時排除故障。認真觀察外觀是否出現(xiàn)螺絲松動脫落等情況，對控制燈狀態(tài)進行判斷，檢查數(shù)控機床的絕緣阻值、端子頭、固定螺絲和導(dǎo)線是否正常連接，有無松動風(fēng)險。如果出現(xiàn)短路故障，判斷熔斷器是否出現(xiàn)燒斷的情況，分辨故障設(shè)備的具體位置。

2.2傾聽故障排除法

傾聽故障排除就是要認真聽操作人員敘述，故障發(fā)生之前有什么樣的異常操作，或者出現(xiàn)什么故障現(xiàn)象，對故障發(fā)生的部位和影響范圍進行斷定?；虿僮魅藛T用耳朵傾聽設(shè)備運轉(zhuǎn)的聲音進行判斷。數(shù)控機床實際運轉(zhuǎn)中正常的聲音與故障聲音會有顯著差異，聽機器運轉(zhuǎn)時故障聲音可以辨別故障類型。例如，數(shù)控機床發(fā)生故障時會發(fā)出嗡嗡的聲音，檢修工作人員可以根據(jù)自己的工作經(jīng)驗和專業(yè)素養(yǎng)對故障點進行準確查找。

2.3氣味故障排除法

靠近故障設(shè)備時，可以通過設(shè)備散發(fā)出的氣味是否正常而判斷數(shù)控機床的運行狀態(tài)。由于數(shù)控機床采取不同絕緣材料，正常運轉(zhuǎn)時只要不超過額定溫度，設(shè)備的正常溫度都不足以產(chǎn)生強烈的氣味。只有當電氣設(shè)備出現(xiàn)過載或短路的情況下，導(dǎo)致溫度急劇上升，才會引發(fā)各種濃烈刺鼻的氣味也各不相同。

3.數(shù)控機床加工精度故障維修方案

3.1系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動的故障處理

當系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)故障時，很可能造成機床改進系統(tǒng)零點偏置或反向間隙。經(jīng)過修理之后，及時對機床系統(tǒng)參數(shù)進行準確調(diào)整。如果是因為機械磨損嚴重或者連接松動引起參數(shù)測值發(fā)生變化，應(yīng)該對參數(shù)進行重置。

3.2機械故障導(dǎo)致的加工精度異常

加工精度異常作為機械加工最經(jīng)常出現(xiàn)的問題，需要花費大量的時間和精力進行檢修。檢修人員要總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，快速判斷故障的類別。如果故障突發(fā)，各軸之間依然能夠正常運轉(zhuǎn)，沒有任何電氣控制硬件故障的提示，可以初步判斷機械方面可能存在故障[2]。

3.3機床電氣參數(shù)未優(yōu)化

電氣參數(shù)沒有優(yōu)化，很容易造成電機運轉(zhuǎn)異常。加工過程中，可以充分考慮是否因為電機啟動不穩(wěn)，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)劇烈抖動的情況，可以及時調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，對間隙的位置進行補償，做好脈沖抑制調(diào)控，消除電機抖動的問題，保證機床加工精度恢復(fù)[3]。

3.4機床位置環(huán)異常或控制邏輯

加工過程中機床位置環(huán)出現(xiàn)邏輯控制不妥，引發(fā)加工精度異常。例如一輛鏜銑床的加工中心為全閉環(huán)控制。如果y軸出現(xiàn)精度異常，通過對PLC程序進行修改。

3.5優(yōu)化加床加工切割參數(shù)

切割參數(shù)會影響零件出廠時的精度表現(xiàn)。因此，可通過以下途徑優(yōu)化機床加工時的參數(shù)：首先，選取硬度高、脆性低、耐磨且耐切割的刀具，并確保刀具的規(guī)格與尺寸適配于生產(chǎn)物品。在選取刀具前應(yīng)經(jīng)過物理學(xué)及化學(xué)論證，分析其幾何參數(shù)、物理特性，并計算所選刀具的合適參數(shù)區(qū)間。其次，在現(xiàn)場加工階段，需要根據(jù)機床自身的運行情況調(diào)節(jié)切割參數(shù)，例如在機床處于長時間運行狀態(tài)時，可適當降低刀具的轉(zhuǎn)速，保證同一批材料的切割效果;同時，通過實時分析切割物體的參數(shù)，調(diào)節(jié)刀具的切割角度及切割深度等參數(shù)。此外，從刀具運維的角度來說，需要通過定期檢查刀具運行時冷卻液的噴出量參數(shù)，以降低切割過程中產(chǎn)生的熱量，降低刀具可能引起的幾何誤差與熱量誤差，從整體上提高機床切割精度水平。

3.6主傳動系統(tǒng)的軸線的改造

改造的核心思路為改造軸線傳遞方式，補充精度，從而彌補軸線傳動方式下存在的反向誤差與螺距誤差。反向誤差來源于設(shè)備的運行過程，屬于動態(tài)誤差;螺距誤差來源于2個零件間的相對位置，屬于靜態(tài)誤差。動態(tài)誤差可以通過改善主傳動系統(tǒng)的軸線形式來實現(xiàn)彌補，而靜態(tài)誤差即使經(jīng)過補償后也不能完全消除誤差，最終可將其納入系統(tǒng)誤差范疇中。當前最推薦的主傳動系統(tǒng)軸線改造方式如下：將傳統(tǒng)的高速滾珠絲杠傳動轉(zhuǎn)化為用直線電機傳動，該方式可有效提升軸線的機械剛度。因此，能夠提升軸線運行時的加速度，獲得更高的速度，從而提高生產(chǎn)效率。以某設(shè)備改造的方式為例，滑臺箱體主傳動系統(tǒng)不應(yīng)用滾珠絲杠副傳動模式，而是應(yīng)用直線電機傳動方式。改造后，經(jīng)過試驗驗證，其滿足直線電機防撞擊、防屑的要求。為確保改造后的軸線系統(tǒng)仍有較高的運行速度，設(shè)計時在電機處應(yīng)用了全封閉的防磁拉罩，減少外界因素的影響。同時，在軸線的末端應(yīng)用軟行程限位設(shè)計和高靈敏度的限位設(shè)計，保證了設(shè)備運行時的穩(wěn)定性水平。

4.結(jié)束語

數(shù)控機床加工具有極高的精度和便捷性優(yōu)勢，是其它加工設(shè)備無法取代的。在長時間運行后很容易出現(xiàn)溫度異常等問題，必須要及時進行處理。通過本文對數(shù)控機床加工精度故障診斷與維修進行詳細的討論，介紹了數(shù)控機床故障診斷的原則和主要的診斷方法，提出相應(yīng)的維修策略，保證數(shù)控機床運行更加穩(wěn)定，讓數(shù)控機床發(fā)揮更大的價值。

參考文獻

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[3]王國珍.數(shù)控機床加工精度故障的診斷與維修研究[J].內(nèi)燃機與配件，2019（01）.

[4]劉霞，周麗麗.提高數(shù)控機床加工精度的方法略談[J].時代農(nóng)機，2018（03）

作者簡介：

王業(yè)超（1992年8月10日），男，漢族，陜西寶雞，工程師，本科，研究方向：機械設(shè)備維修改造。