數(shù)控車床故障分析及維修措施

張淑梅

摘要： 數(shù)控車床作為機(jī)械加工中精密加工的一部分，因其精度高且可加工零件的復(fù)雜程度高而逐漸成為我國(guó)現(xiàn)代化加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，在我國(guó)機(jī)械加工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，由于車床的使用頻率較高，所以在使用過程中很容易出現(xiàn)故障，這時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行故障檢修。本文主要是對(duì)數(shù)控車床的故障類型以及維修措施進(jìn)行了分析和研究，以期為數(shù)控車床的故障檢修提供建議和參考。

Abstract： As a part of precision machining in machining， CNC lathe has gradually become one of the key technologies for modern processing in China due to its high precision and high complexity of machinable parts. It has been widely used in the field of machining in China. However， due to the high frequency of use of lathes， they are prone to failure during use， and it is necessary to troubleshoot them. This paper mainly analyzes and studies the fault types and maintenance measures of CNC lathes in order to provide suggestions and references for the troubleshooting of CNC lathes.

關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床；故障；維修

Key words： CNC lathe；failure；maintenance

中圖分類號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）14-0182-02

0 引言

隨著機(jī)械加工技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而電子控制技術(shù)的進(jìn)步也給數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了保障。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著數(shù)控裝置的推廣，其價(jià)格也逐漸降低，這就給數(shù)控車床在企業(yè)中的應(yīng)用提供了極大的便利，將其引入工業(yè)生產(chǎn)后工件的加工效率、精度以及工件質(zhì)量都有顯著提高，但是隨著數(shù)控車床的不斷使用，其必然會(huì)出現(xiàn)各種故障，這對(duì)于數(shù)控車床的繼續(xù)使用以及工業(yè)生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生很大的威脅。因此，對(duì)數(shù)控車床的故障進(jìn)行分析，并對(duì)其維修措施進(jìn)行探討，對(duì)于數(shù)控車床的使用以及工業(yè)生產(chǎn)都具有重要的意義。

1 數(shù)控車床故障類型

對(duì)數(shù)控車床的故障類型進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，數(shù)控車床的故障可以分為確定性故障和隨機(jī)性故障兩大類，其具體內(nèi)容如下文所示。

1.1 確定性故障 確定性故障主要是指一些條件都出現(xiàn)時(shí)，確定會(huì)出現(xiàn)的故障，確定性故障是數(shù)控車床最常見的故障類型之一。在實(shí)際生產(chǎn)中常見的確定性故障有：硬件故障和軟件故障等，而且確定性故障一般都需要重新更換零部件或者操控軟件后才能夠重新使用。但是，由于確定性故障在生產(chǎn)過程中一般都具有規(guī)律性，所以在維修時(shí)也便于維修人員快速找出導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因，進(jìn)而針對(duì)這些故障進(jìn)行維修，這大大縮短了維修時(shí)間，便于數(shù)控機(jī)床能夠快速的投入到生產(chǎn)中。

1.2 隨機(jī)性故障 隨機(jī)性故障是指數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中突發(fā)的故障，具有一定的偶然性，且根據(jù)常規(guī)的檢修方法和故障產(chǎn)生規(guī)律不易找出故障原因的故障。對(duì)數(shù)控車床的隨機(jī)性故障產(chǎn)生原因進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)性故障的產(chǎn)生大多與數(shù)控車床的安裝過程、數(shù)控程序設(shè)計(jì)過程、以及工人操作習(xí)慣有關(guān)。因此，在實(shí)際維修過程中，遇到隨機(jī)性故障時(shí)其維修難度會(huì)比較大，且經(jīng)過維修車床正常使用后，在后期的運(yùn)行過程中車床床仍會(huì)產(chǎn)生同樣的故障。因此，為了確保車床正常的使用性能，避免數(shù)控車床偶然性故障的發(fā)生，就必須要在安裝、軟件設(shè)計(jì)以及工人操作過程中進(jìn)行小心、謹(jǐn)慎，以期盡可能減少數(shù)控車床的隨機(jī)性故障，提高數(shù)控機(jī)床的工作效率和使用率。

2 對(duì)于數(shù)控車床故障的診斷

2.1 全面檢查 當(dāng)數(shù)控車床發(fā)生故障需要進(jìn)行維修時(shí)，維修人員一定好做好故障現(xiàn)場(chǎng)的全面檢查和故障記錄，才能夠保障維修人員能夠快速的獲取有關(guān)故障機(jī)床維修的實(shí)際情況和數(shù)據(jù)。在對(duì)產(chǎn)生故障的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修時(shí)，維修人員首先應(yīng)該查看以往的故障維修記錄，并對(duì)操作人員進(jìn)行操作情況詢問，然后找出故障產(chǎn)生的可能原因，經(jīng)過確認(rèn)后提出專業(yè)的維修意見和解決方案，最后按照維修方案進(jìn)行維修。同時(shí)，在故障維修過程中維修人員還需要對(duì)數(shù)控車床的實(shí)際運(yùn)行狀況以及故障進(jìn)行細(xì)致的觀察和研究，并對(duì)數(shù)控車床的控制線路進(jìn)行檢修，以確保數(shù)控機(jī)床的外接線路和控制線路無故障存在，然后連接電源后對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行觀察，并對(duì)異常情況進(jìn)行記錄并分析原因。

2.2 認(rèn)真分析 隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展，如今數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)中都預(yù)留有自診斷系統(tǒng)和故障報(bào)警系統(tǒng)，但是一旦遇到故障，維修人員仍然需要對(duì)機(jī)床設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真的檢查，找出故障產(chǎn)生的原因，然后有針對(duì)性的進(jìn)行故障維修和設(shè)備保養(yǎng)。而且，由于故障還具有隨機(jī)發(fā)生性，所以在進(jìn)行數(shù)控車床分析時(shí)，不能按照習(xí)慣思維來進(jìn)行故障維修，還應(yīng)該多方面考慮，認(rèn)真分析和排查數(shù)控車床中可能存在的原因和影響因素。在故障檢測(cè)和故障維修過程中，維修人員還應(yīng)該對(duì)車床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全方位的檢查，做好故障的檢查和原因排除工作，只有這樣才能夠準(zhǔn)確的找出故障產(chǎn)生的原因，然后有針對(duì)性的進(jìn)行維修，從而避免同樣故障的再次發(fā)生。

3 數(shù)控車床常見故障的維修

3.1 軸承類故障 對(duì)于數(shù)控車床而言，其核心在于傳統(tǒng)系統(tǒng)，而作為傳統(tǒng)系統(tǒng)的核心部件，傳動(dòng)軸是由于承載了數(shù)控車床工作的主要荷載和傳動(dòng)力，所以在數(shù)控車床的故障類型中，軸承類故障是數(shù)控車床中常見的故障。在數(shù)控車床故障發(fā)生時(shí)，維修人員對(duì)其軸承的傳動(dòng)狀況以及機(jī)床的整機(jī)工作情況進(jìn)行分析，若數(shù)控車床主軸的單向推力球軸承發(fā)生損壞，就會(huì)影響機(jī)床的正常傳動(dòng)，檢測(cè)到故障后對(duì)其進(jìn)行維修和更換，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車床的維修。若傳動(dòng)軸發(fā)生斷裂等情況，就需要根據(jù)實(shí)際工作情況，對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行更換，更換原則為更換直徑更大的軸承作為傳動(dòng)軸，以優(yōu)化數(shù)控車床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而在維修過程中，也可以通過調(diào)整數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速，重新布局軸承的位置等來對(duì)車床的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，從而有效的解決數(shù)控車床的故障。

3.2 噪音劇烈引發(fā)的故障 一般情況下數(shù)控車床運(yùn)行時(shí)，其噪音很小，而當(dāng)數(shù)控車床的噪音很大時(shí)，就表明數(shù)控車床已經(jīng)出現(xiàn)了故障。因此，維修人員應(yīng)該根據(jù)噪聲源的位置，準(zhǔn)確的找出數(shù)控車床的故障問題所在，只有這樣才能夠及時(shí)的解決數(shù)控車床的故障。數(shù)控車床在運(yùn)行時(shí)，其各個(gè)運(yùn)動(dòng)副之間獨(dú)立做旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)副做周期性的接觸和分開，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能。通過對(duì)數(shù)控機(jī)床噪音方面的問題進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，噪音也會(huì)隨之增大，或者也可以說噪音是隨著工作符合和工件磨損的程度來決定的，負(fù)荷越大、磨損越嚴(yán)重就會(huì)導(dǎo)致噪音越大。而且，噪音量的增大與數(shù)控車床內(nèi)的潤(rùn)滑程度有關(guān)，若潤(rùn)滑不及時(shí)或者潤(rùn)滑液不足都會(huì)導(dǎo)致數(shù)控車床零部件由于摩擦而導(dǎo)致噪音的產(chǎn)生。針對(duì)數(shù)控車床的噪音問題，維修人員要將其按照運(yùn)動(dòng)副區(qū)分開來，按照實(shí)際接觸的情況，做好數(shù)控車床運(yùn)動(dòng)副的調(diào)整和修理或者做好運(yùn)動(dòng)副內(nèi)損壞零部件的更換和處理，以保持軸的精度要求，而且還應(yīng)該對(duì)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行詳細(xì)的檢查，以保證各傳動(dòng)管道以及物料進(jìn)出通道的疏通和清理工作。

3.3 刀架導(dǎo)致的故障 若數(shù)控車床出現(xiàn)機(jī)械卡阻等問題，就會(huì)因其刀盤卡死不動(dòng)，進(jìn)而燒毀刀架電極，損壞刀架接觸器和控制繼電器等零部件，從而損壞數(shù)控車床刀具刀架。刀架一旦出現(xiàn)問題時(shí)，維修人員就應(yīng)該針對(duì)其進(jìn)行一一排查，盡可能將故障縮小到一定的檢修范圍內(nèi)，然后根據(jù)故障原因和類型，逐一進(jìn)行檢查和分析，只有這樣有針對(duì)性的進(jìn)行檢修和問題查找，才能夠找到問題，并進(jìn)行維修。若在維修時(shí)發(fā)現(xiàn)某刀具在刀盤上重復(fù)回轉(zhuǎn)，這可能是由于刀位的原因?qū)е铝嗽膿p壞，在這種情況下只有更換元件就可以消除這些故障。但是，在一般情況下，對(duì)刀盤上的刀具進(jìn)行換刀時(shí)，往往會(huì)由于換刀不到位或者換刀位超前，而對(duì)數(shù)控車床的加工精度產(chǎn)生很大的影響，這主要是由于在刀架上，磁鋼位于圓周上，對(duì)于元件而言，無論是刀具靠前護(hù)著靠后，都會(huì)導(dǎo)致數(shù)控車床產(chǎn)生故障，針對(duì)這種故障類型和情況，在使用過程中，就需要對(duì)刀架進(jìn)行鎖緊，然后松開磁鋼盤，進(jìn)而確保在使用過程中，待加工元件與磁鋼之間具有一定的位置，進(jìn)而完美的解決這類故障和問題。

4 實(shí)例分析

4.1 實(shí)例一 配置有FANUC-Oi-mate系統(tǒng)的數(shù)控車床，出現(xiàn)無法編程現(xiàn)象，而且也無法對(duì)對(duì)刀值進(jìn)行修正，而在使用過程中還伴隨有警報(bào)聲。維修人員通過試運(yùn)行將其與正常系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同系統(tǒng)被鎖住的情況是一樣的，這就表明系統(tǒng)的該故障是由于系統(tǒng)的開關(guān)被損壞所導(dǎo)致的，維修人員將其進(jìn)行短接處理后，無法解決該故障，之后維修人員對(duì)系統(tǒng)故障所產(chǎn)生的梯形圖進(jìn)行觀察和研究后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中X55沒有信號(hào)輸入和反饋，即故障處在X55線路上，隨后維修人員利用萬用表對(duì)X55進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，信號(hào)無法輸入的原因主要是由于操作面板上，軸承類零部件選擇開關(guān)接線部分出現(xiàn)脫落所導(dǎo)致的，這些導(dǎo)致了信號(hào)輸入不正?，F(xiàn)象，進(jìn)而引起了系統(tǒng)內(nèi)部PLC邏輯關(guān)系等措施，這些都是故障產(chǎn)生的根本原因，維修人員針對(duì)該故障產(chǎn)生原因進(jìn)行解決后，數(shù)控車床就實(shí)現(xiàn)了正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.2 實(shí)例二 若數(shù)控車床在操作時(shí)，操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致數(shù)控車床出現(xiàn)突然停車等問題，這時(shí)就需要對(duì)數(shù)控車床的面板和數(shù)控車床控制柜進(jìn)行檢查和研究，通過研究后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致數(shù)控車床停機(jī)檢修的主要問題是由于Y軸電機(jī)電路板上的保險(xiǎn)管被燒壞所導(dǎo)致的，在詳細(xì)檢查Y軸的相關(guān)零部件后發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的外表皮出現(xiàn)部分刮破、損傷等情況的發(fā)生，而正是由于這些被劃破部分導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)電路面板與車床外殼部分相接觸，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)控車床短路現(xiàn)象的產(chǎn)生，燒壞了Y軸電動(dòng)機(jī)電路面板上的保險(xiǎn)管，損壞了Y軸上的保險(xiǎn)裝置，在對(duì)Y軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更換后，發(fā)現(xiàn)數(shù)控車床運(yùn)行正常。

5 數(shù)控車床維修

作為專業(yè)的數(shù)控車床維修人員，做好數(shù)控車床的日常檢查、故障研究和維修等工作，不僅能夠預(yù)防和處理各種故障，而且還可以在一定程度上延長(zhǎng)數(shù)控車床的使用性能和使用壽命，提高數(shù)控車床的壽命周期。而且，對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行日常檢查和維修，也能夠在一定程度上保護(hù)數(shù)控車床操作人員免于因?yàn)閿?shù)控車床失控而造成受傷等情況的發(fā)生，這不論是在經(jīng)濟(jì)上還是在時(shí)間上都會(huì)實(shí)現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，有利于數(shù)控車床的運(yùn)行。

對(duì)于故障而言，要從確定性故障和隨機(jī)性故障這兩部分入手進(jìn)行分析。首先，對(duì)于確定性故障，維修人員一定要定期對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，并針對(duì)故障進(jìn)行合理的維修和養(yǎng)護(hù)；對(duì)于隨機(jī)性故障，維修人員要針對(duì)數(shù)控車床的控制系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)維修和養(yǎng)護(hù)，保證機(jī)床的正常接地和工作。只有通過這一系列的措施才能夠?qū)崿F(xiàn)減少確定性故障和隨機(jī)故障的目的。并且，對(duì)于數(shù)控車床進(jìn)行檢修和維護(hù)時(shí)，一定要在保養(yǎng)、檢修過程中穿插防御性維護(hù)，只有這樣才能夠確保故障發(fā)生的概率。

6 結(jié)論

綜上所述，隨著數(shù)控加工技術(shù)的快速發(fā)展和不斷完善，數(shù)控機(jī)床由于其加工零件的高精度以及高效率，而在機(jī)械加工過程中發(fā)揮著不可替代的租用，但是數(shù)控車床由于使用不當(dāng)或者維護(hù)不力而出現(xiàn)諸多故障，所以為了確保數(shù)控車床的正常進(jìn)行，維修人員一定要采取多種措施對(duì)數(shù)控車床常見故障和問題進(jìn)行分析和討論，以及時(shí)地解決故障。

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