數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法的應(yīng)用研究

李 波，韓渴望

（江蘇省常州技師學(xué)院，江蘇 常州 213011）

伴隨我國現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，各個(gè)企業(yè)之間的競爭也更加激烈，為了促進(jìn)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，各企業(yè)都在加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備的管理工作。數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化生產(chǎn)過程中常用的設(shè)備，集氣動、液壓以及機(jī)床、計(jì)算機(jī)、電機(jī)、自動化控制等于一體，任何部分出現(xiàn)故障均會影響加工精度，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致機(jī)床停機(jī)以及生產(chǎn)停頓。這就要求在實(shí)際工作期間，工作人員更新工作思維，引進(jìn)先進(jìn)的管理技術(shù)，應(yīng)用各類診斷方法檢測數(shù)控機(jī)床機(jī)械生產(chǎn)運(yùn)行情況。

為了發(fā)揮數(shù)控機(jī)床機(jī)械的最大應(yīng)用價(jià)值，工業(yè)生產(chǎn)期間應(yīng)重視數(shù)控機(jī)床故障的處理，了解數(shù)控機(jī)床常見的機(jī)械問題，掌握故障診斷與維修方法，確保數(shù)控機(jī)床機(jī)械安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，發(fā)揮數(shù)控機(jī)床機(jī)械的最大應(yīng)用價(jià)值，提升故障診斷效率，利用技術(shù)帶動生產(chǎn)力，確保工業(yè)生產(chǎn)活動的順利開展。

1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法

1.1 油樣分析方法

液壓油以及潤滑油在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行期間較為常見，如數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行期間出現(xiàn)摩擦問題就需要利用潤滑油來減小摩擦。數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行受到液壓油以及潤滑油的影響，其數(shù)據(jù)信息與油樣分析具有一定的聯(lián)系，數(shù)控機(jī)床所涉及的各類信息可能出現(xiàn)在油樣分析的結(jié)果中。因此，在診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障期間，可以通過對油樣、油樣應(yīng)用期間產(chǎn)生的碎屑、潤滑油以及液壓油應(yīng)用后機(jī)械零部件的磨損息數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，有效判斷出油樣的具體位置，找到故障所在[1]。

1.2 無損探傷檢測方法

無損探傷檢測方法是新型故障排除技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)需要確保機(jī)械處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，工作人員對運(yùn)行中的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行全面檢測，有利于及時(shí)判斷傷痕位置，為后續(xù)數(shù)控機(jī)床的排查工作提供理論參考。但是需要注意的是，在應(yīng)用無損探傷檢測方法期間，要確保數(shù)控機(jī)床內(nèi)的安全性，保證不存在各類危險(xiǎn)源[2]。

1.3 機(jī)械振動檢測方法

機(jī)械振動檢測方法要求檢測人員足夠了解設(shè)備的運(yùn)行情況，首先，需要了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否穩(wěn)定、是否存在異常問題、速度檔位是否出現(xiàn)變化等。其次，要對設(shè)備、各個(gè)零件相關(guān)質(zhì)量進(jìn)行分析，如設(shè)備傳動系統(tǒng)的圖紙以及軸承分布圖紙，保證各個(gè)零件的質(zhì)量以及設(shè)計(jì)圖紙的合理性。最后，在機(jī)械振動檢測方法應(yīng)用期間，必須依據(jù)設(shè)備的具體位置與信號的實(shí)際情況，設(shè)置測振以及測試速度需要應(yīng)用的傳感設(shè)備，高頻測試環(huán)節(jié)要依據(jù)先高后低的順序進(jìn)行測試，調(diào)增放大器的增益，確保信號處于最佳的狀態(tài)[3]。

2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障類型

2.1 主軸運(yùn)行中的故障

主軸運(yùn)行期間常見的故障主要包括以下幾種。

1）精度和設(shè)計(jì)不滿足相關(guān)要求。數(shù)控機(jī)床自身對精度要求較為嚴(yán)格，如果在加工期間出現(xiàn)精度不符合要求問題，主軸會一直處于沖擊的狀態(tài)，導(dǎo)致后期安裝時(shí)的牢固性無法保證，影響整個(gè)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效果。因此，為了避免出現(xiàn)此類問題，必須重視數(shù)控機(jī)床的精度以及導(dǎo)軌的精度，及時(shí)開展檢查工作，分析數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是否存在問題，結(jié)合實(shí)際問題及時(shí)處理和完善[4]。

2）切削振動過大。數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行期間出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)問題主要有軸承不夠緊實(shí)、中間間隔距離過大；主要軸承和主要軸箱的安裝無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；主要軸箱、立柱以及床身被分離（主要是由于螺絲松動）。針對上述幾個(gè)問題，要結(jié)合實(shí)際情況，采取針對性的舉措來解決。

此外，主軸箱在運(yùn)行期間也可能出現(xiàn)較大的噪聲。為了避免產(chǎn)生噪聲干擾，必須控制主軸箱的噪聲在78dB 之下。如果數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行期間，主軸箱的噪聲高于78dB，則代表其出現(xiàn)故障。導(dǎo)致此類故障的原因是主軸部件的設(shè)計(jì)缺失均衡性，而使運(yùn)行缺失均衡性、傳動帶的長度存在差異。若出現(xiàn)此類問題，必須及時(shí)更換軸承或者更換傳動帶并調(diào)整間距[5]。

2.2 運(yùn)動系統(tǒng)的常見故障

1）滾珠絲杠的副噪聲問題。導(dǎo)致滾珠絲杠出現(xiàn)副噪聲的原因較多，如絲杠滾動珠的損壞、絲杠潤滑效果差以及杠支軸承的損壞等因素。針對此類故障，必須及時(shí)安排專門人員進(jìn)行維修和管理，如對軸承蓋及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保其壓實(shí)軸承的斷面。此外，也要做好潤滑養(yǎng)護(hù)工作，及時(shí)更換新的滾珠。

2）滾珠絲杠在運(yùn)行期間的靈敏度較差。此類問題出現(xiàn)的原因?yàn)槠湄?fù)載過高，致使導(dǎo)軌以及絲杠無法處于平行狀態(tài)。針對此類問題，應(yīng)調(diào)整對軸向的間隙，強(qiáng)化滾珠絲杠的負(fù)載力，確保導(dǎo)軌以及絲杠處于平行的狀態(tài)[6]。

2.3 導(dǎo)軌運(yùn)行中的故障

1）導(dǎo)軌研傷故障。數(shù)控機(jī)床如果出現(xiàn)研傷，將導(dǎo)致設(shè)備在長期運(yùn)行過程中機(jī)床床身以及地基受到影響，增加局部區(qū)域的負(fù)載。此外，若是在短時(shí)間內(nèi)應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，也將導(dǎo)致其出現(xiàn)損耗。針對此類問題，必須做好導(dǎo)軌的維護(hù)與管理工作，應(yīng)用潤滑油保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床，確保其良好運(yùn)行，避免出現(xiàn)破損問題。

2）導(dǎo)軌在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)零部件應(yīng)用效果差以及加工區(qū)域不夠平整等問題。針對此類問題，要結(jié)合實(shí)際，具體問題具體分析，控制好允差，選擇質(zhì)量佳、性能好的零部件[7]。

3 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法應(yīng)用的建議

3.1 依據(jù)相關(guān)原則實(shí)施診斷，確保診斷的規(guī)范性

1）先內(nèi)部后外部的檢測原則。在發(fā)生故障后，可以采取望、聞、問、切的方式對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行檢查，如對開關(guān)、傳感設(shè)備等裝置、連接零件的溫度、靈敏度及油污、各個(gè)電路板以及元件等機(jī)械中的各個(gè)零部件進(jìn)行檢查。

2）先簡單后復(fù)雜的檢測原則。數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)多種故障相互交織時(shí)，將增加問題的解決難度，此時(shí)必須優(yōu)先解決容易處理的故障，這樣可降低后續(xù)故障處理難度，刪繁就簡。

3）先機(jī)械后電氣的檢測原則。機(jī)械類故障容易讓人察覺，因此要優(yōu)先從簡單的機(jī)械故障入手。此外，機(jī)械類故障診斷難度較大，需要更多人力與物力，優(yōu)先解決此故障可提高故障檢測效率。與此同時(shí)，電氣類故障多是由于機(jī)械故障而引起的，做好機(jī)械故障處理可為后續(xù)電氣故障處理創(chuàng)造有利條件。

3.2 明確故障的類別以及內(nèi)容，科學(xué)選擇診斷方法

數(shù)控機(jī)床故障依據(jù)性質(zhì)和類型被分為不同種類。依據(jù)數(shù)控機(jī)床故障的性質(zhì)，可以劃分成隨機(jī)性故障、確定性故障；依據(jù)故障的類型可以分為機(jī)械類故障、電氣類故障。數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷期間，應(yīng)優(yōu)先判斷故障的種類，然后選擇合適的診斷方法，如油樣分析方法、無損探傷方法以及機(jī)械化振動檢測方法。除此之外，也可以嘗試應(yīng)用各個(gè)先進(jìn)的檢測方法，把常見檢測方法與先進(jìn)檢測方法有效結(jié)合，強(qiáng)化檢測的效果。如，應(yīng)用自動化診斷方法，確保CNC 系統(tǒng)接通電源后，交由CNC 系統(tǒng)的內(nèi)部程序自動化進(jìn)行檢測和診斷，可以確保在不斷電的情況下，持續(xù)地進(jìn)行診斷；應(yīng)用在線檢測方法，對CNC 裝置所關(guān)聯(lián)的各個(gè)單元以及數(shù)控機(jī)床機(jī)械內(nèi)部外部設(shè)備等實(shí)施自動化檢查與診斷。

3.3 規(guī)劃故障診斷流程，確保故障點(diǎn)判斷的精準(zhǔn)性

數(shù)控機(jī)床故障診斷流程主要包括故障的觀察、故障范圍的確定以及故障點(diǎn)的查找。工作人員在故障診斷期間，依據(jù)該流程有序地對故障點(diǎn)進(jìn)行檢測，可確保故障點(diǎn)判斷的精準(zhǔn)性。在各個(gè)診斷流程中，工作人員應(yīng)做好以下細(xì)節(jié)工作。

1）機(jī)床故障的分析。在基礎(chǔ)故障分析期間，可采取望、聞、聽、切的方法觀察和判斷故障，把各個(gè)感官有效結(jié)合，確保故障判斷的精準(zhǔn)性。

2）故障的確定。工作人員可以通過對故障情況的分析判斷故障的范圍，并結(jié)合實(shí)際情況逐漸縮小范圍直到確定故障的精準(zhǔn)位置。

3）對故障進(jìn)行查找。故障查找期間應(yīng)依據(jù)從易到難的檢測原則，查閱相關(guān)質(zhì)量要求來進(jìn)行檢測。規(guī)劃好故障診斷流程，可有效地判斷故障點(diǎn)位置、明確故障范圍，確保故障點(diǎn)判斷的精準(zhǔn)性。

4 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法主要包括油樣分析方法、無損探傷方法以及機(jī)械化振動檢測方法，常見的機(jī)械故障包括主軸運(yùn)行故障、運(yùn)動系統(tǒng)運(yùn)行故障以及導(dǎo)軌系統(tǒng)運(yùn)行故障。為了合理地應(yīng)用各個(gè)診斷方法，有效解決數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障，應(yīng)在各個(gè)診斷方法應(yīng)用期間，依據(jù)相關(guān)原則實(shí)施診斷，如依據(jù)先簡單后復(fù)雜、先外部后內(nèi)部的檢測原則進(jìn)行檢查。此外，工作人員在檢測環(huán)節(jié)也要明確故障的類別與內(nèi)容，結(jié)合故障的類別，科學(xué)選擇診斷方法，規(guī)劃故障診斷流程，確保故障點(diǎn)判斷的精準(zhǔn)性，從而保證診斷效果。