论文部分内容阅读
摘要：本文主要分析数控机床的故障及故障如何预防和消除。从分析数控机床故障的常规规律、常见故障的诊断检修方法以及常见类型的故障，主要包括主轴系统的故障、进给系统的故障、刀架、刀库及换刀装置故障。文章通过介绍数控机床故障诊断方及相应的消除措施，可以为同行提供一点借鉴。
Abstract： This article mainly analyzes the failures of CNC machine tools and how to prevent and eliminate them. From the analysis of the normal laws of CNC machine tool failures， the diagnosis and repair methods of common failures and common types of failures， they mainly include the failure of the spindle system， the failure of the feed system， the failure of the tool post， the tool magazine and the tool change device. The article introduces the fault diagnosis methods of CNC machine tools and the corresponding elimination measures， which can provide a reference for the peers.
关键词：数控机床;故障;诊断;维修
Key words： CNC machine tools;faults;diagnosis;maintenance
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）22-0121-02
0 引言
數控机床是集计算机技术、电子技术、自动技术等于一体的重要加工装备，也是新时代智能制造技术的基本装备。但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题[1] [4]。本论文将参考相关资料，根据自己的实际工作经验进行编写，力求为广大数控机床维修者提供可借鉴的经验。
1 数控机床的故障规律
数控机床（如图1所示）是个集成技术很高的数控系统。在使用过程中总是会出现各种各样的故障，所以数控机床的维修重点，就是要掌握故障类型，根据不同的故障采用不同的维修方法，才能有的放矢的排除故障。
在整个使用寿命期，根据数控机床的故障数量大致分为3个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期，具体的特点如下：
①早期故障期：该时期由于设备是刚安装的，很多的机械结构都出在磨合的阶段，零件见得间隙会随着磨合的进行总是不断的变化，因此需要及时调整磨合间隙，该阶段主要的特点是随着机械设备使用时间加长，设备故障率极速降低。
②偶发故障期：偶发的故障主要是由于一些误操作或者偶发的外表条件变化（比如突然停水或停电）等外部随机因素引起的。这个时期是设备正式使用的时期，一般时间较长，因此要尽量提升故障处理的效率，降低故障率。主要特点是整体出现故障的概率比较低，整个机床系统相对稳定。
③耗损故障期：由于后期设备老旧、很多零部件的使用寿命都已经达到了极限，合理更换零部件，降低故障率，是该阶段在使用机床时主要的事情。该阶段特点是故障发生率随运行时间的延长而急剧升高。
2 数控机床故障常见的诊断方法
数控机床是涉及多个应用学科的十分复杂的系统，而且数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法[2]。下面介绍常用的故障诊断方法：
2.1 直接检查法
在维修中通常采用一些辅助设备，并通过维修工程师的感官来寻找机床的故障的方法，称为直接检查法。一般采用看、试、问、摸等方法排除故障：
①看：检查熔断器，液压缸、丝杠等是否存在异常，检查压力表，水表、浮标等的数值是否正常。
②试：通过接通一部分的线路，检查是否有短路、冒烟等情况，一旦有异常、立即断电。
③问：询问现场相关人员，故障发生时的现象如何，是否有异响和误操作，从而迅速定位故障。
④摸：通过触摸一些机械电机，各种信号线以及电路板，从而发现可能的故障。
在设备的长时间使用过程中[3]，往往就是这种简单的故障发生的最多。一般电子和机械元部件的老化损坏，是机床发生故障的主要原因之一。
2.2 追踪法
追踪法是指在维修前，维修人员对故障发生的现场情况，以及发生的时间点，和发生时候的前后设备转台进行逐一了解和分析，根据故障现象来发现故障产生的原因。
追踪法检查是工厂在故障诊断中十分常用的方法，根据故障现象进行合理分析，查找引起故障的根源，从而定位故障类型，采取合理方法进行排除。
2.3 报警号检修法
数控机床发生故障后，在机场的CRT上一般都会出现报警号，通过查看报警信号上的提示信息进行机床故障的排除，是设备故障维修中常用的方法。维修人员要根据报警号的内容进行分析和诊断，这在说明书中也有相应的解释，但是报警号往往比较笼统，无法直接指出故障的真实原因，而是指出一种现象，维修人员需要根据所指出的现象进行分析，减少调查的路线，缩小范围，有目的的进行调查维修。 3 数控机床常见机械结构故障诊断与维修
3.1 主轴部件的常见故障及其诊断维修方法
主轴部件的常见故障及其诊断维修方法如表1所示。
3.2 进给运动系统（滚珠丝杠螺母副）的故障诊断
①滚珠丝杠在转动过程中转矩过大：滚珠丝杠的螺母反向器损坏，更换转塔刀重复定位精;滑板和压板安装过紧，调整滑板配合板的安装间隙;伺服电机与滚珠丝杠同轴度过大，调整伺服电动机与滚珠丝杠的同轴度。②滚珠丝杠在运动过程中噪声大：滚珠丝杠润滑不良，及时涂抹润滑油;滚珠破损，更换滚珠;电机与滚珠丝杠联轴器松动，调整电动机与滚珠丝杠联轴器。③丝杠螺母润滑性不好：分油器无分油，更换分油器;油管堵塞，使用专用工具疏通油管或者更换油管。
3.3 刀架、刀库及换刀装置故障诊断
①转塔刀架没有抬起动作：气缸的压力是否足够，如果不够的话调整压力开关，让其压力达到正常的数值;控制系统没有发出动作指令，检查电路板和电源是否正常，或者重启控制软件;抬起的液压缸密封圈损坏，此时要更换密封圈;抬起的电磁线圈损坏，更换电磁线圈。②转塔不正位：转位凸轮轴的预紧力过大，调整轴线预紧力在正常值内;转位凸轮有机械干涉，移除机械干涉;上下联接盘与中心花键间隙过大，使得位置偏差大，调整联接盘和花键的间隙。③转塔转位速度缓慢：滚珠破损，更换滚珠;没有发出转位信号，检查PLC系统或者重启系统软件，转位电磁阀断线，更换电磁阀;转位速度节流阀卡死，重启速度节流阀;凸轮轴压盖过紧，重新安装凸轮轴压盖，并调整间隙。④转塔转位不能停止：转塔复置开关不灵敏;更换复置开关;转塔上的24V电源线断开，更换电源线。⑤转塔刀重复定位精度低：液压缸的夹紧力不够大，调整液压缸的工作压力;转塔加紧时有机械干涉，移除机械干涉，去除故障。⑥机器人手臂的换刀速度太快，调整到最低都还是很快：气缸的气压太大，调整气缸气压值。⑦无法正确找到车刀：刀位编码的接触开关、行程开关接触不良，重新安装接触开关。
4 结论
数控车床在实际应用中会发生各种各样的故障，从而影响加工的质量和效率，因此需要技术人员对整个机床的构造和原理理解的非常到位，同时还应该掌握机床常见的故障，掌握排除故障的检测方法，确保机床能够快速安全的运行起来，恢复生产，创造最大经济效益。
參考文献：
[1]蒋洪平主编.数控设备故障诊断与维修[M].北京理工大学出版社，2006.
[2]严峻主编.数控机床常见故障快速处理86问[M].机械工业出版社，2009.
[3]郑小年主编.数控机床故障诊断与维修[M].华中科技大学出版社，2005.
[4]王润孝主编.机床数控原理与系统[M].第2版.西北工业大学出版社，1997.
Abstract： This article mainly analyzes the failures of CNC machine tools and how to prevent and eliminate them. From the analysis of the normal laws of CNC machine tool failures， the diagnosis and repair methods of common failures and common types of failures， they mainly include the failure of the spindle system， the failure of the feed system， the failure of the tool post， the tool magazine and the tool change device. The article introduces the fault diagnosis methods of CNC machine tools and the corresponding elimination measures， which can provide a reference for the peers.
关键词：数控机床;故障;诊断;维修
Key words： CNC machine tools;faults;diagnosis;maintenance
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）22-0121-02
0 引言
數控机床是集计算机技术、电子技术、自动技术等于一体的重要加工装备，也是新时代智能制造技术的基本装备。但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题[1] [4]。本论文将参考相关资料，根据自己的实际工作经验进行编写，力求为广大数控机床维修者提供可借鉴的经验。
1 数控机床的故障规律
数控机床（如图1所示）是个集成技术很高的数控系统。在使用过程中总是会出现各种各样的故障，所以数控机床的维修重点，就是要掌握故障类型，根据不同的故障采用不同的维修方法，才能有的放矢的排除故障。
在整个使用寿命期，根据数控机床的故障数量大致分为3个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期，具体的特点如下：
①早期故障期：该时期由于设备是刚安装的，很多的机械结构都出在磨合的阶段，零件见得间隙会随着磨合的进行总是不断的变化，因此需要及时调整磨合间隙，该阶段主要的特点是随着机械设备使用时间加长，设备故障率极速降低。
②偶发故障期：偶发的故障主要是由于一些误操作或者偶发的外表条件变化（比如突然停水或停电）等外部随机因素引起的。这个时期是设备正式使用的时期，一般时间较长，因此要尽量提升故障处理的效率，降低故障率。主要特点是整体出现故障的概率比较低，整个机床系统相对稳定。
③耗损故障期：由于后期设备老旧、很多零部件的使用寿命都已经达到了极限，合理更换零部件，降低故障率，是该阶段在使用机床时主要的事情。该阶段特点是故障发生率随运行时间的延长而急剧升高。
2 数控机床故障常见的诊断方法
数控机床是涉及多个应用学科的十分复杂的系统，而且数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法[2]。下面介绍常用的故障诊断方法：
2.1 直接检查法
在维修中通常采用一些辅助设备，并通过维修工程师的感官来寻找机床的故障的方法，称为直接检查法。一般采用看、试、问、摸等方法排除故障：
①看：检查熔断器，液压缸、丝杠等是否存在异常，检查压力表，水表、浮标等的数值是否正常。
②试：通过接通一部分的线路，检查是否有短路、冒烟等情况，一旦有异常、立即断电。
③问：询问现场相关人员，故障发生时的现象如何，是否有异响和误操作，从而迅速定位故障。
④摸：通过触摸一些机械电机，各种信号线以及电路板，从而发现可能的故障。
在设备的长时间使用过程中[3]，往往就是这种简单的故障发生的最多。一般电子和机械元部件的老化损坏，是机床发生故障的主要原因之一。
2.2 追踪法
追踪法是指在维修前，维修人员对故障发生的现场情况，以及发生的时间点，和发生时候的前后设备转台进行逐一了解和分析，根据故障现象来发现故障产生的原因。
追踪法检查是工厂在故障诊断中十分常用的方法，根据故障现象进行合理分析，查找引起故障的根源，从而定位故障类型，采取合理方法进行排除。
2.3 报警号检修法
数控机床发生故障后，在机场的CRT上一般都会出现报警号，通过查看报警信号上的提示信息进行机床故障的排除，是设备故障维修中常用的方法。维修人员要根据报警号的内容进行分析和诊断，这在说明书中也有相应的解释，但是报警号往往比较笼统，无法直接指出故障的真实原因，而是指出一种现象，维修人员需要根据所指出的现象进行分析，减少调查的路线，缩小范围，有目的的进行调查维修。 3 数控机床常见机械结构故障诊断与维修
3.1 主轴部件的常见故障及其诊断维修方法
主轴部件的常见故障及其诊断维修方法如表1所示。
3.2 进给运动系统（滚珠丝杠螺母副）的故障诊断
①滚珠丝杠在转动过程中转矩过大：滚珠丝杠的螺母反向器损坏，更换转塔刀重复定位精;滑板和压板安装过紧，调整滑板配合板的安装间隙;伺服电机与滚珠丝杠同轴度过大，调整伺服电动机与滚珠丝杠的同轴度。②滚珠丝杠在运动过程中噪声大：滚珠丝杠润滑不良，及时涂抹润滑油;滚珠破损，更换滚珠;电机与滚珠丝杠联轴器松动，调整电动机与滚珠丝杠联轴器。③丝杠螺母润滑性不好：分油器无分油，更换分油器;油管堵塞，使用专用工具疏通油管或者更换油管。
3.3 刀架、刀库及换刀装置故障诊断
①转塔刀架没有抬起动作：气缸的压力是否足够，如果不够的话调整压力开关，让其压力达到正常的数值;控制系统没有发出动作指令，检查电路板和电源是否正常，或者重启控制软件;抬起的液压缸密封圈损坏，此时要更换密封圈;抬起的电磁线圈损坏，更换电磁线圈。②转塔不正位：转位凸轮轴的预紧力过大，调整轴线预紧力在正常值内;转位凸轮有机械干涉，移除机械干涉;上下联接盘与中心花键间隙过大，使得位置偏差大，调整联接盘和花键的间隙。③转塔转位速度缓慢：滚珠破损，更换滚珠;没有发出转位信号，检查PLC系统或者重启系统软件，转位电磁阀断线，更换电磁阀;转位速度节流阀卡死，重启速度节流阀;凸轮轴压盖过紧，重新安装凸轮轴压盖，并调整间隙。④转塔转位不能停止：转塔复置开关不灵敏;更换复置开关;转塔上的24V电源线断开，更换电源线。⑤转塔刀重复定位精度低：液压缸的夹紧力不够大，调整液压缸的工作压力;转塔加紧时有机械干涉，移除机械干涉，去除故障。⑥机器人手臂的换刀速度太快，调整到最低都还是很快：气缸的气压太大，调整气缸气压值。⑦无法正确找到车刀：刀位编码的接触开关、行程开关接触不良，重新安装接触开关。
4 结论
数控车床在实际应用中会发生各种各样的故障，从而影响加工的质量和效率，因此需要技术人员对整个机床的构造和原理理解的非常到位，同时还应该掌握机床常见的故障，掌握排除故障的检测方法，确保机床能够快速安全的运行起来，恢复生产，创造最大经济效益。
參考文献：
[1]蒋洪平主编.数控设备故障诊断与维修[M].北京理工大学出版社，2006.
[2]严峻主编.数控机床常见故障快速处理86问[M].机械工业出版社，2009.
[3]郑小年主编.数控机床故障诊断与维修[M].华中科技大学出版社，2005.
[4]王润孝主编.机床数控原理与系统[M].第2版.西北工业大学出版社，1997.