數(shù)控機床常見故障的診斷維修與機床保養(yǎng)分析

摘 要： 隨著我國科學技術與社會經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)控機床作為生產(chǎn)實踐中的一種重要的設備其運行的精度和運行的速度得到了飛速地提升。從目前的發(fā)展情況來看，數(shù)控機床作為現(xiàn)代機械制造領域內(nèi)的較高程度的技術裝備極大地推動了我國制造業(yè)的發(fā)展與前進，為我國經(jīng)濟的騰飛提供了較大的幫助。但是，數(shù)控機床在運行的過程中依然還是會存在著故障現(xiàn)象的，這就要求相關操作人員能夠?qū)?shù)控機床的一些常見故障進行診斷和維修，并且能夠采取一些比較有效的機床保養(yǎng)措施，從而保證數(shù)控機床能夠保持良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，本文也將從實際出發(fā)，結合一定的理論研究背景對當前我國生產(chǎn)活動中數(shù)控機床的一些常見故障診斷以及機床的保養(yǎng)進行了深入地探討和分析。

關鍵詞： 數(shù)控機床;故障;診斷;保養(yǎng)

一、引言

從目前我國機械生產(chǎn)過程來看，數(shù)控機床是一種比較高端的、技術含量比較大的技術性設備，在數(shù)控機床中融合進入了當前先進的計算機技術、微電子技術、自動控制技術等內(nèi)容，為我國制造行業(yè)的發(fā)展提供了強大的技術支持。但是，就目前的運行情況來看，由于數(shù)控機床在生產(chǎn)過程中使用的頻率較高，尤其是在高強度的運轉(zhuǎn)下，數(shù)控機床很容易出現(xiàn)故障現(xiàn)象，嚴重的話就很可能導致整個數(shù)控機床無法正常地工作，影響到整個企業(yè)的效益。所以，在具體的實踐過程中，如何準確地對數(shù)控機床中故障進行診斷并在平時的運轉(zhuǎn)過程采取有效的保養(yǎng)措施是保證數(shù)控機床正常運轉(zhuǎn)以及對數(shù)控機床日常維護的必要工作。

二、數(shù)控機床的相關理論綜述

2.1、數(shù)控機床的主要類型分析

隨著我國科學技術的進步以及社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的制造業(yè)水平得到了明顯地提升尤其是工業(yè)科技活動了非常巨大的進步，這也在很大程度上推動了我國機械制造領域內(nèi)技術裝備的更新與換代?？v觀當前機械制造領域的發(fā)展情況，在我國的機械制造領域中尤其是數(shù)控機床技術得到了飛速地發(fā)展，對于我國機械制造企業(yè)經(jīng)濟效益的提升扮演著越來越重要的作用。隨著科學技術的進一步發(fā)展，應用于生產(chǎn)領域中的數(shù)控機床的種類在不斷地增多，而且數(shù)量也在急劇上升。但是從數(shù)控機床的主要應用領域來看，當前的數(shù)控機床主要還是應用于技術的切割領域以及加工領域中，從當前的分類情況來看，機械制造企業(yè)中應用比較廣泛的數(shù)控機床主要有數(shù)控立車、數(shù)控磨床以及數(shù)控鏜車等。

2.2、對于數(shù)控機床維修的相關特征分析

從技術層面來看，數(shù)控機床是屬于高科技含量的機械產(chǎn)品，數(shù)控機床中還包含了數(shù)控系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及其他的高科技技術。從其組成來看，數(shù)控機床的構成部門的技術含量都比較高，所以工作人員在對數(shù)控機床進行維修的時候無論是在維修方法還是機床維修方面都有著非常嚴格的流程以及措施。從目前的維修特征來看，數(shù)控機床的維修主要是遵從以下幾個原則的，首先應當對數(shù)控機床進行維修的時候，相關的操作人員必須能夠熟悉數(shù)控機床的系統(tǒng)、位置的檢測以及伺服驅(qū)動和輔助控制系統(tǒng)的相關工作原理、工作特征以及一些比較常見的、發(fā)生頻率比較高的數(shù)控機床故障的相關處理方法。其次，當數(shù)控機床發(fā)生故障之后，還要學會使用NC、PLC提供的數(shù)控故障信息從而準確地判斷出數(shù)控機床的機械故障。

2.3、數(shù)控機床維修的基本流程分析

數(shù)控機床在使用的過程中是非常容易出現(xiàn)故障現(xiàn)象的，所以，當數(shù)控機床出現(xiàn)故障的時候我們首先應當確定出數(shù)控機床發(fā)生故障的準確位置以及引發(fā)該故障的主要原因，并且根據(jù)判斷的初步結果來確定出數(shù)控機床維修的大致原因。其次，我們還需要根據(jù)自己的客觀判斷來獲取引起數(shù)控機床故障的根本原因，并且根據(jù)相關的經(jīng)驗來對于數(shù)控機床進行維修，而且還要逐步地對數(shù)控機床進行排查，不斷地縮小引起數(shù)控機床產(chǎn)生機械故障的范圍，從而能夠準確地確定出數(shù)控機床出現(xiàn)的故障類型以及相應的處理方法。最后，在完成對數(shù)控機床的故障維修之后，我們必須要重新啟動數(shù)控機床，從而確保數(shù)控機床的機械故障得到了良好的修復，一些故障也被排除掉，而且還要對數(shù)控機床的操縱者進行說明和指導，避免出現(xiàn)操作人員的失誤從而致使引發(fā)同等類似的機械故障現(xiàn)象。此外，我們還需要對數(shù)控機床的維修記錄進行記載，并且將這些數(shù)據(jù)裝訂在案將其作為后來維修的參考數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)控機床檢修過程當中常見故障檢測方法

2.4.1 主軸部分常見的故障檢測方法

數(shù)控機床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)的功能主要是為了幫助機床的主軸旋轉(zhuǎn)運動。它的功率范圍一般比較寬泛，同時加速和減速的時間比較短，有非常強的過載能力。它的主軸一般常見的故障主要是集中在主軸的驅(qū)動系統(tǒng)故障，檢測的時候主要是主軸流量方面的故障。

2.4.2 進給伺服部分常見的故障檢測方法

進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床和普通機床的重要區(qū)別，進給伺服系統(tǒng)的工作是為了保持數(shù)控機床的穩(wěn)定，給機床提供安全保障。在數(shù)控機床伺服系統(tǒng)當中，它占據(jù)了非常重要的地位。它的準確性非常高，同時對信號的追蹤能力也比較強。在數(shù)控機床作用發(fā)揮的基礎之上，同樣還起著安全保障的作用。伺服控制系統(tǒng)和電機故障以及其所反映的故障信息主要都是集中在一些常見的故障中，首先第一步用來判斷伺服系統(tǒng)的信號檢測的是以PLC程序為依據(jù)。觀察屏幕上的軸數(shù)值是否變發(fā)生變化，伺服軸是否存在移動的情況。如果伺服單元上產(chǎn)生了只用電壓，那么可以把位置反饋的問題或者其他方面的問題一并確定下來。

2.5數(shù)控機床的故障分析典型案例

數(shù)控機床的應用越來越廣泛，因為它具有加工柔韌性好，精度高并且生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。在現(xiàn)在技術越來越先進，流程也越來越復雜，對維修人員的素質(zhì)要求非常高，要求他們必須要具備專業(yè)的。技術知識和豐富的維修經(jīng)驗。如果遇到數(shù)控機床出現(xiàn)故障，應該做到及時的排除故障。

例一，一臺專用的數(shù)控銑床，NC系統(tǒng)主要用的是西門子的。在批量加工過程當中，nc系統(tǒng)顯示的是二號報警，發(fā)生這種故障的原因是由于y軸行程超出軟件設定的極限值，首先檢查了程序數(shù)值沒有發(fā)生變化。通過仔細觀察故障的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)發(fā)生故障的時候CRT上顯示的是y軸坐標已經(jīng)達到軟件的極限，但仔細研究之后發(fā)現(xiàn)是因為補償值輸入變大導致的。這個時候應該適當?shù)恼{(diào)整軟件限位設置排除故障，這個故障的原因就是軟件設置不當造成的。

例二，數(shù)控銑機故障，設備在剛開始使用的時候旋轉(zhuǎn)工作臺經(jīng)常會發(fā)生不旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。對機床的工作原理和加工過程進行現(xiàn)場分析之后發(fā)現(xiàn)這造成此現(xiàn)象的原因主要是分度裝置。只有當分度裝置在起始位置的時候，工作臺才能夠旋轉(zhuǎn)，因此如果發(fā)生類似的情況，首先應該檢查分度裝置是否已經(jīng)恢復起始位置。

例三，有幾臺數(shù)控機床在剛開始投入使用的時候，經(jīng)常會發(fā)生意外。操作人員按住急停按鈕之后將系統(tǒng)斷電馬上重啟，這個時候機床不會回到參考點，必須經(jīng)過一番調(diào)整，有的時候需要手工將軸扳到非干涉區(qū)，通過現(xiàn)場實踐發(fā)現(xiàn)，按住急停按鈕之后將操作方式變?yōu)槭謩?，那么松開急停裝置之后就可以把機床恢復到正常位置，這個時候在斷電操作就不會發(fā)生問題。

例四，采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控淬火機床，一次出現(xiàn)6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機床不能工作，報警信息顯示淬火的液面不夠，檢查液面其實已經(jīng)遠遠超出了最低水平，同時檢測液位的開關才發(fā)現(xiàn)是液位開關的問題，需要更換新的開關，至此，故障消除。 相同的情況還有一次，有一臺數(shù)控磨床的數(shù)控系統(tǒng)采用的是數(shù)控系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK SYSTEM 3，出現(xiàn)故障報警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，首先排查主軸的冷卻系統(tǒng)，但是檢查冷卻系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并沒有發(fā)生實質(zhì)性的故障。因此，查閱PLC梯圖這個故障其實是由流量檢測開關B9.6檢測出來的。通過檢查這個開關，發(fā)現(xiàn)該開關已經(jīng)損壞，需要更換新的開關，因此故障排除。 通過這個例子可以發(fā)現(xiàn)有一些故障，雖然存在有報警信息，但是并不一定是真實的，也并不一定能夠反映故障的根本原因所在，這個時候需要根據(jù)報警信息作出相應的判斷。

例五，伺服系統(tǒng)的故障主要在于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對機床的進給部分進行數(shù)字控制的。同時進給部分又是給伺服單元控制伺服電機的，通過它帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)。由于旋轉(zhuǎn)編碼器做了位置反饋元件，從而形成了半閉環(huán)的位置控制。所以當伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床上開始運行的時候作用。伺服系統(tǒng)的故障主要都是在于伺服控制單元、伺服電機和測速電機、編碼器等等原因出現(xiàn)的。第一個案例是伺服電機損壞的案例。有一臺采用。T的數(shù)控機床有一次DOTA出現(xiàn)故障。在此情況下，由于轉(zhuǎn)動不到位，刀塔轉(zhuǎn)動時，就出現(xiàn)了6016號報警。那么根據(jù)伺服電機的工作原理和故障現(xiàn)象進行分析，刀塔轉(zhuǎn)動是由于伺服電機驅(qū)動造成的，伺服電機只要一啟動，伺服單元就會直接產(chǎn)生過載報警，從而切斷伺服電源，并且反饋給nc系統(tǒng)顯示6016報警原因。檢查機械部分并且更換伺服單元都沒有解決問題，這個時候需要更換伺服電機，更換之后發(fā)現(xiàn)故障完全排除。

第二個案例是另一臺數(shù)控磨床發(fā)生的故障是E軸的休整器失控，導致了E軸又回到了參考點，但是通過自動修整或者半自動休整恢復時，運動的速度非?？欤钡阶驳搅藰O限開關，觀察發(fā)生故障的情況，發(fā)現(xiàn)撞極限開關的時候顯示的坐標值是小于實際值的。因此判斷肯定是因為位置反饋的問題，但是依次更換反饋板和編碼器都沒有解決問題，經(jīng)過仔細研究發(fā)現(xiàn)E軸的休整器是由Z軸最終帶動的，當回到參考點之后E軸都在Z軸的一邊，而休整的時候，E軸的修整器被自主帶到了中間。休整的時候，E軸休整器被最著帶到中間。我們大膽的做了一下嘗試將E軸修整器移動到了Z軸中間，然后回到參考點，這個時候發(fā)現(xiàn)參考點也出現(xiàn)了失控現(xiàn)象，因此我們可以判斷是由于E軸的修整器經(jīng)常的做重復的運動，從而導致了E軸的反饋電線折斷，導致接觸不良。通過校正線路驗證了我們最初的判斷。我們迅速找到了斷點焊接之后，采取了防折措施，幫助機床恢復了工作。

三、數(shù)控機床的日常保養(yǎng)工作

隨著我國科學技術的發(fā)展，數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的應用水平越來越高，由于數(shù)控機床的自動化、智能化水平越來越高因此對于數(shù)控機床日常的維護和保養(yǎng)工作也有著非常高的要求。首先，我們需要做好數(shù)控機床的系統(tǒng)管理工作，制定出良好的保養(yǎng)制度。數(shù)控機床對于其工作的環(huán)境和場所有著非常高的要求，在使用的過程中要做好數(shù)控機床的管理工作，根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)狀制定出合理的保養(yǎng)制度以及完善的操作流程，并結合當前技術的發(fā)展以及實際上的需求，對企業(yè)現(xiàn)有的保養(yǎng)制度和規(guī)程進行更新。不僅如此，企業(yè)還需要做好數(shù)控系統(tǒng)的管理工作，加強對數(shù)控系統(tǒng)的防雜工作的管理，要及時清理出數(shù)控機床內(nèi)的灰塵等物質(zhì)，為數(shù)控機床提供良好的工作環(huán)境，還要對數(shù)控柜通風系統(tǒng)進行定期的清理，保證數(shù)控機床在具體的運行過程中能夠?qū)崃考皶r地散發(fā)調(diào)，為數(shù)控機床的正常工作提供保障。其次，對于數(shù)控機床的機械運行系統(tǒng)做好維護保護工作。數(shù)控機床在機械生產(chǎn)中的重要性不言而喻，所以，從某種程度上說，數(shù)控機床的維護和保養(yǎng)已經(jīng)成為了該行業(yè)中重要的任務，在保養(yǎng)中主要是包括了對主傳動鏈、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)以及機床的精度進行保養(yǎng)。我們需要對主傳動鏈做好保養(yǎng)，要定期地調(diào)整主軸驅(qū)動帶的松緊程度，還要檢查主軸潤滑的恒溫油箱的溫度范圍、補充油量以及清洗過濾器。而液壓系統(tǒng)則是整個數(shù)控機床的動力系統(tǒng)，這就要求我們在保養(yǎng)的過程中對液壓系統(tǒng)進行定期的檢查，還要定期檢查油箱中的油、冷卻器以及加熱器、液壓件、濾芯等液壓系統(tǒng)的零部件，企業(yè)也需要根據(jù)實際情況做好維護和保養(yǎng)的工作，加強機械系統(tǒng)維護保養(yǎng)工作的投入，為數(shù)控機床的正常工作提供過硬的保障。

生產(chǎn)中，為了能夠讓數(shù)控起床正常的運行，就應該在日常使用的過程當中及時保養(yǎng)，保證數(shù)控機床的正常運行。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床出現(xiàn)故障，就應該及時的對故障進行檢修。另外除了檢修之外，為了保證數(shù)控機床等日常運行，還應該加強日常保養(yǎng)，確保數(shù)控機床能夠順利、沒有故障的運行。在日常保養(yǎng)工作當中需要注意以下幾個方面。

第一，在機場組成過程當中，數(shù)控機床的直流電動地位非常重要，在使用過程當中，電刷和轉(zhuǎn)向器非常容易遭到磨損，因此需要進行定期的檢查和清理。第二，應該適當?shù)脑囼灨鱾€坐標軸的超程限位狀況，檢查的時候用手按壓一下硬件的限位開關，看看超聲警報是否能夠出現(xiàn)，這是必不可少的環(huán)節(jié)。第三，電氣歸那有空調(diào)設備。在穩(wěn)定的溫度內(nèi)，能夠?qū)﹄姎庠峁┍Ｕ系墓δ堋Ｋ詰摱ㄆ诘膶ζ溥M行檢查?？照{(diào)設備的故障是各個電器元件出現(xiàn)溫度過高導致的損壞，應該及時的防止并且采取有效的措施。第四是在對各個電器部位進行檢查的時候非常容易遭受到震動的影響，也就是說非常容易發(fā)生松動。很容易引發(fā)接觸不良或者導致器件的嚴重損壞，因此定期的檢查這些容易松動的部件是必不可少的，用這些保證良好的接觸。第五，我叔控機床在運行的過程當中應該保證書機床的運行部分保持長期潤滑的狀態(tài)，因此要對數(shù)控機床的潤滑系統(tǒng)進行清理，保證良好的運行狀態(tài)。

數(shù)控機床在使用過程當中，每一套都有自己的操作流程，操作人員應該按嚴格的按照操作流程操作，保證操作人員自身安全。同時也保證機床設備能夠正常安全的使用，因此機床的操作人員必須按照操作流程正確的操作。并且注意開機關機的順序，注意使用過程當中的注意事項。

數(shù)控機床本身有大量的電子元件，使用過程中應該避免陽光直射，同時也要避免潮濕以及粉塵多以及劇烈震動等等，對數(shù)控機床的使用環(huán)境應該盡量的保持清潔，干燥以及恒溫機床所處的環(huán)境。一般為0°到40°之間。對于精密的數(shù)控機床、部件，為了能夠保證良好的精度，應該保證恒溫車間同時電源應該保持穩(wěn)定。另外，對數(shù)控機床工作地點應該低于海拔1000米。

四、結語

企業(yè)在生產(chǎn)的時候，機床發(fā)生故障的主要的原因是多個方面的，在對數(shù)控機床檢修的時候，需要根據(jù)機床在工作中表現(xiàn)出來的現(xiàn)象進行分析，然后對數(shù)控機床出現(xiàn)的故障進行排除，定期的清理機床，并對各個部分進行潤滑。在數(shù)控機床工作過程中出現(xiàn)的問題，如果不確定導致機床發(fā)生故障的原因，不能夠?qū)?shù)控機床進行隨意的維修，以避免出現(xiàn)更大的故障。企業(yè)在生產(chǎn)的過程當中，可以根據(jù)數(shù)控機床的特點，建立起機床的故障診斷系統(tǒng)，自動排除故障，進行日常保養(yǎng)。

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作者簡介：姓名：胡天馳，性別、出生年份月份：男、1990.11.17，民族：漢，籍貫：上海，學歷：本科，職稱：助理工程師，主要研究方向：數(shù)控設備維修與保養(yǎng)，單位名稱（單位名，省 市 郵編）：上海飛機制造有限公司。