王永剛，周永哲，柴賓
（陜西秦川設(shè)備成套服務(wù)有限公司，陜西 寶雞 721009）
摘 要：數(shù)控機(jī)床隨著我國(guó)制造業(yè)的迅猛發(fā)展而得到了廣泛運(yùn)用，但是數(shù)控機(jī)床的價(jià)格十分昂貴，且是企業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程中最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，一旦數(shù)控機(jī)床因故障而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至對(duì)企業(yè)的聲譽(yù)造成嚴(yán)重影響，可見(jiàn)數(shù)控機(jī)床的重要性。但大多數(shù)情況下，大部分企業(yè)只注重?cái)?shù)控機(jī)床各項(xiàng)功能是否充分予以利用，卻忽視了對(duì)其科學(xué)合理的使用，并且缺乏對(duì)其的日常維護(hù)、保養(yǎng)，無(wú)疑給觸控機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)埋下了隱患。本文就數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障診斷方法以及維修方法展開(kāi)探討，以期能夠?yàn)樽x者提供參考。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；常見(jiàn)故障；診斷；維修
數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且技術(shù)含量相當(dāng)高，不同的數(shù)控機(jī)床，其用途、功能都會(huì)存在著不同之處。數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，如果操作人員操作不當(dāng)或者是運(yùn)行環(huán)境不規(guī)范等都可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障，并對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)都帶來(lái)較為嚴(yán)重的影響。數(shù)控機(jī)床的維修遠(yuǎn)比普通機(jī)床要復(fù)雜。因此，維修人員需要對(duì)數(shù)控機(jī)床的常用故障診斷方法以及維修方法都要有一定程度的了解，并且要積極借助先進(jìn)的技術(shù)手段、及時(shí)對(duì)故障數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修。
該方法還被稱之為現(xiàn)象分析法與常規(guī)檢查法。所謂的觀察分析法就是維修人員通過(guò)五官的感官來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障現(xiàn)象進(jìn)行觀察分析，對(duì)故障進(jìn)行判斷。觀察分析法由五個(gè)部分所組成，包括外觀檢查，軟故障檢查，接地和屏蔽檢查，接插件、接線與電纜檢查，以及機(jī)床數(shù)據(jù)檢查。外觀檢查是維修人員對(duì)數(shù)控機(jī)床的外觀故障借助其自身的視覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)展來(lái)進(jìn)行分析和診斷，主要包括了對(duì)數(shù)控機(jī)床設(shè)備的外觀以及內(nèi)部件結(jié)構(gòu)的檢查等等。軟故障檢查主要是在檢查了外觀之后，并在對(duì)數(shù)控機(jī)床近期的運(yùn)行狀況有了一定的了解之后，通過(guò)查閱機(jī)床運(yùn)行以及維修的相關(guān)記錄，對(duì)機(jī)床所可能存在的隱形故障進(jìn)行盤查，其中主要包括了機(jī)床程序、相關(guān)參數(shù)與軟件開(kāi)關(guān)以及點(diǎn)位器設(shè)定等等[1]。接地屏蔽檢查則主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床上的各種接地導(dǎo)線進(jìn)行檢查，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其界面、長(zhǎng)度進(jìn)行檢查，要確保接地電阻足夠小并且不會(huì)產(chǎn)生回路上的故障，同時(shí)在該過(guò)程中檢查屏蔽的接地情況，確保屏蔽接線情況良好。接線、插件以及電纜檢查是檢查維修過(guò)、調(diào)試過(guò)機(jī)床，以說(shuō)明書為依據(jù)對(duì)機(jī)床上的各個(gè)部件、模塊的連接情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，同時(shí)還需要對(duì)數(shù)控機(jī)床上的器件外觀、線路連接和各個(gè)模塊之間的連接進(jìn)行仔細(xì)檢查。機(jī)床數(shù)據(jù)檢查是通過(guò)分析、診斷機(jī)床的故障現(xiàn)象，參照機(jī)床相關(guān)數(shù)據(jù)的故障點(diǎn)，排查可能潛在的軟故障，并及時(shí)修正機(jī)床數(shù)據(jù)，消除故障。
該方法是利用數(shù)控機(jī)床知識(shí)系統(tǒng)內(nèi)部所具備的自我診斷程序以及其他的相應(yīng)軟件來(lái)對(duì)系統(tǒng)的硬件以及軟件進(jìn)行測(cè)試與診斷，主要包括的內(nèi)容有開(kāi)機(jī)診斷、再行監(jiān)控以及脫機(jī)測(cè)試這三個(gè)方面。系統(tǒng)軟件主要是自動(dòng)報(bào)警軟件，其也分為軟件報(bào)警系統(tǒng)以及硬件報(bào)警系統(tǒng)。這兩者都是通過(guò)現(xiàn)代CNC技術(shù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自我診斷的。如果數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)了故障，那么就會(huì)通過(guò)CRT技術(shù)來(lái)顯示報(bào)警燈，對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障內(nèi)容以及故障部位進(jìn)行提示。其中硬件系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)是利用數(shù)控機(jī)床上行的記憶元件、邏輯元件、測(cè)量反饋裝置等元件來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的，報(bào)警系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)指示燈來(lái)進(jìn)行判別，同時(shí)引導(dǎo)維修人員通過(guò)指示燈說(shuō)明書處理故障[2]。
該方法就是通過(guò)數(shù)控機(jī)床所具備的演示功能對(duì)故障進(jìn)行分析。通過(guò)CRT圖形的顯示系統(tǒng)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的輸入、輸出系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，利用對(duì)數(shù)控系統(tǒng)輸入輸入情況的檢查和分析控制數(shù)控機(jī)床的程序。在這個(gè)過(guò)程之中數(shù)控機(jī)床上的開(kāi)關(guān)、出發(fā)信號(hào)等都會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)參數(shù)產(chǎn)生影響?？梢酝ㄟ^(guò)演示系統(tǒng)的歸集來(lái)對(duì)機(jī)床道具的運(yùn)行狀態(tài)展開(kāi)分析，進(jìn)而判斷機(jī)床是否正常工作，以排查出故障。
數(shù)控機(jī)床通常采用電機(jī)都屬于調(diào)速電機(jī)，其運(yùn)行過(guò)程中主軸內(nèi)部刀具未夾緊、未設(shè)置自動(dòng)調(diào)速裝置等是最常見(jiàn)出現(xiàn)故障的地方，為了能避免數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行的過(guò)程中因?yàn)橥蝗粩嚯姸鴮?dǎo)致刀具自動(dòng)脫落，首先需要通過(guò)刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)將刀具加緊，同時(shí)還需要對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；其次，需要重視主軸噪音、發(fā)熱等各種問(wèn)題，定期維護(hù)保養(yǎng)主軸箱。
在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給伺服系統(tǒng)是相當(dāng)重要的組成部分，是機(jī)床是否可以正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。進(jìn)給伺服系統(tǒng)以其較高的精確性、穩(wěn)定性而成為了決定數(shù)控機(jī)床能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部位。在數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障中，伺服電機(jī)、控制和位置是三個(gè)故障多發(fā)區(qū)域，因此要利用PLC程序檢查屏幕數(shù)值的變化來(lái)判斷是否和伺服軸、伺服單元的移動(dòng)有關(guān)系，是否有指令電壓信號(hào)，以此來(lái)確定故障并進(jìn)行維修[3]。
在數(shù)控機(jī)床中傳動(dòng)系統(tǒng)通常使用的是靜壓和滾動(dòng)導(dǎo)軸、滾珠茲杠螺母以及靜壓、靜壓茲杠螺母等等。所以，如果數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)鏈出現(xiàn)了故障，那么就會(huì)讓機(jī)床的運(yùn)動(dòng)效率大大降低。例如么有根據(jù)設(shè)定的生產(chǎn)值進(jìn)行、運(yùn)行中斷以及定位精度低等等。對(duì)于這些問(wèn)題可以通過(guò)以下的方法進(jìn)行排除：（1）對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)精度進(jìn)行提高，讓傳動(dòng)過(guò)程之中的間隙配合得以徹底消除，讓傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度得到縮短；（2）對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的精度進(jìn)行改善，如果已經(jīng)和構(gòu)件強(qiáng)度相符合，那么就需要降低旋轉(zhuǎn)部件的重量和直徑，讓運(yùn)動(dòng)部件的慣性得到降低；（3）對(duì)機(jī)床滾動(dòng)導(dǎo)軌的清潔度進(jìn)行改善，滾動(dòng)導(dǎo)軌如果不夠清潔或者是沒(méi)有及時(shí)處理臟污那么就會(huì)對(duì)其在運(yùn)動(dòng)中的預(yù)緊力帶來(lái)影響，如果滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊力太大就會(huì)影響到機(jī)床的牽引力。
如果數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)了自動(dòng)換刀故障，嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床不能進(jìn)行換刀，進(jìn)而停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如果是機(jī)床聯(lián)軸器出現(xiàn)松動(dòng)、鏈接較緊也會(huì)使得刀具庫(kù)不能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，需要對(duì)聯(lián)軸器螺絲緊固，如果刀具庫(kù)的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡還是不能夠達(dá)到所設(shè)定的位置，那么就可以判定是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)了誤差，如果已經(jīng)確定刀具處于加緊的狀態(tài)，那么就可以對(duì)刀具套刪過(guò)得螺絲畸形加固、緊壓彈簧[4]。
數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手故障，其故障主要表現(xiàn)為掉刀、刀具夾不緊等，對(duì)此就需要適當(dāng)調(diào)整機(jī)床卡爪上的彈簧，增強(qiáng)其壓緊力，或是更換卡緊銷，如刀具在夾緊值周無(wú)法自動(dòng)掉落，則需要適當(dāng)調(diào)節(jié)松鎖彈簧后面的螺母，并控制其最大承載量在額定值下。如果機(jī)床換刀時(shí)無(wú)法自動(dòng)掉刀，則可確定為換刀點(diǎn)位置偏移，則需要重新設(shè)定新的換刀點(diǎn)。
為確保數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)的正常運(yùn)行應(yīng)對(duì)各軸運(yùn)動(dòng)位置行程開(kāi)關(guān)壓合是否出現(xiàn)故障進(jìn)行檢測(cè)[5]。數(shù)控經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，各個(gè)部件運(yùn)動(dòng)軌跡也出現(xiàn)偏移。機(jī)床行程開(kāi)關(guān)壓合裝置能夠有效檢測(cè)出這些故障，因此應(yīng)定期檢查、更換行程開(kāi)關(guān)，確保數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行。
為確保數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行，日常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中一旦機(jī)床出現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、維修以外，還需定期對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修，確保數(shù)控機(jī)床無(wú)故障運(yùn)行。一是直流電動(dòng)機(jī)作為數(shù)控機(jī)床的主要組成部分，運(yùn)行過(guò)程之中電刷、換向器是極易受損的部件，因此，應(yīng)定期進(jìn)行檢查、清洗、更換。二是應(yīng)定期對(duì)數(shù)控機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)行超程限位實(shí)驗(yàn)。檢查硬件限位開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)用手按檢查其有無(wú)出現(xiàn)超程報(bào)警。三是數(shù)控機(jī)床制冷設(shè)備是影響數(shù)控加床電子元件在穩(wěn)定溫度內(nèi)正常運(yùn)行的重要因素，確保電器柜的冷卻度與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相符合，避免因?yàn)榭照{(diào)設(shè)備故障而導(dǎo)致電器元件溫度過(guò)高而損壞。四是數(shù)控機(jī)床電子元件工作中容易受到機(jī)械振動(dòng)的影響而致使部分部件松動(dòng)、接觸不良甚至損壞，進(jìn)而導(dǎo)致元器件的損壞，因此定期檢查中應(yīng)對(duì)以上部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保部件的完整性[6]。五是應(yīng)定期清潔油溫控制箱內(nèi)的散熱片，避免因?yàn)樯崞鸭瘜?dǎo)致油溫控制箱溫度過(guò)高損壞壓縮機(jī)。六是數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)確保機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)保持潤(rùn)滑狀態(tài)，定期清理數(shù)控機(jī)床的潤(rùn)滑系統(tǒng)，確保其處于良好的運(yùn)行狀態(tài)之下。
企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床故障的發(fā)生與眾多方面的因素有關(guān)，在檢修數(shù)控機(jī)床時(shí)應(yīng)結(jié)合機(jī)床日常工作狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)真分析，確保數(shù)控機(jī)床故障能夠得到及時(shí)排除。就數(shù)控機(jī)床工作中發(fā)生的問(wèn)題，針對(duì)在不確定數(shù)控機(jī)床故障原因時(shí)，切忌隨意對(duì)數(shù)控機(jī)床展開(kāi)維修，避免導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床故障更加嚴(yán)重。對(duì)此，建議企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)建立其故障的診斷系統(tǒng)，確保數(shù)控機(jī)床故障的及早發(fā)現(xiàn)、盡早維修，確保其正常運(yùn)行，提升企業(yè)生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益。
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Common Fault Diagnosis and Maintenance Method of CNC Machine Tools
WANG Yonggang，ZHOU Yongzhe，CHAI Bin
（Shaanxi Qinchuan Equipment Service Co.Ltd.，Baoji 721009，China）
Abstract：CNC machine tools with the rapid development of China's manufacturing industry has been widely used，but the CNC machine is very expensive，and is the key link in the production of CNC machine tool manufacturing process，once due to a failure to stop the operation，brings the serious economic loss will cause serious impact on the enterprise，even the reputation of the enterprise，we can see the importance of CNC machine tools.But in most cases，the majority of enterprises only pay attention to the function of CNC machine is enough to use，but ignored its scientific and reasonable use，and lack of maintenance，no doubt to the normal operation of the machine touch a hidden danger.In this paper，the common fault diagnosis methods and maintenance methods of CNC machine tools are discussed，in order to provide reference for readers.
Keywords：CNC machine tools；common faults；diagnosis；maintenance
中圖分類號(hào)：TG659
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：2096-4706（2017）01-0115-02
收稿日期：2017-05-04
作者簡(jiǎn)介：王永剛（1976.12－），男，漢族，陜西寶雞人，助理工程師。研究方向：機(jī)床故障遠(yuǎn)程診斷。
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