數(shù)控機床操作中常見故障處理

商丘技師學院 劉康東 范江昆

前言

數(shù)控機床在機械制造領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。通用機床電氣系統(tǒng)呈現(xiàn)復(fù)雜化、多樣化的特點，設(shè)備機械性能趨向于合理化、成熟化、高效化。數(shù)控改造結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，整體采用通用機床結(jié)構(gòu)[1]。而傳統(tǒng)的通用機床機械部件未采用焊接工藝技術(shù)，若出現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)件變形的現(xiàn)象，設(shè)備精度只受到低范圍內(nèi)影響。在整體的機械制造加工使用過程中，最多的設(shè)備是數(shù)控機床，計算機在數(shù)控機床中不斷應(yīng)用，推動加工走向智能化、自動化。數(shù)控機床充分集成了多種真實設(shè)備，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動化水平高，促進了我國制造業(yè)的健康發(fā)展[2]。目前數(shù)控機床結(jié)構(gòu)多樣，造成內(nèi)部各種系統(tǒng)的應(yīng)急檢測裝置相互干擾，同一故障的因素較多，不利于設(shè)備的高效使用。通過制造業(yè)的不斷升級和優(yōu)化，在先進制造業(yè)實現(xiàn)了飛躍[3]。數(shù)控機床自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用是我國機械制造業(yè)能否向高端制造業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，高端制造業(yè)對數(shù)控機床的加工也提出更高的要求。數(shù)控機床在運行過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤時，通過人為干預(yù)，數(shù)控機床可以自行進行數(shù)據(jù)修正，可以有效減少數(shù)控機床出現(xiàn)的誤差。

1 數(shù)控機床自動化技術(shù)結(jié)構(gòu)原理

數(shù)控機床加工中心主要包含三個主體部分，分別為數(shù)控系統(tǒng)、自動換刀系統(tǒng)、輔助設(shè)備。數(shù)控加工系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)建至關(guān)重要，主要是通過鑄造工藝模式，加強承重加工作業(yè)性能，推進施工整體強度，進而滿足數(shù)控機床加工的需求，確保數(shù)控機床加工的整體效率。數(shù)控機床加工中心的主軸運轉(zhuǎn)部件作為加工中心的重要輸出部件，其部件組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需不斷提升與改進。主軸部件作為數(shù)控系統(tǒng)中心的組成部分，其操作受中心的把握控制。數(shù)控系統(tǒng)中心通過加強信息參數(shù)設(shè)置，配合中心實現(xiàn)操作。數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)也在不斷完善與改進，加工過程中更換刀具時，系統(tǒng)中心需要發(fā)出指令，從刀庫中取出刀具，換刀操作完成。數(shù)控機床加工中心整體設(shè)備完善，數(shù)控機床呈現(xiàn)出精度高、性能好的特點。當數(shù)控裝置輸出脈沖信號，機床運動部分會移動一個脈沖[5]。此外，數(shù)控機床的精度高于普通機床，數(shù)控機床水平是產(chǎn)業(yè)能力評價體系的重要參考指標，應(yīng)不斷提升數(shù)控機床水平質(zhì)量。數(shù)控機床的自動化技術(shù)應(yīng)用范圍呈現(xiàn)廣泛化的趨勢。數(shù)控機床水平主用于軸類零件加工，系列工序復(fù)雜。數(shù)控機床自動化不斷提升，加工流程復(fù)雜，不斷優(yōu)化零件加工程序[6]。

2 數(shù)控機床操作中出現(xiàn)的問題

數(shù)控機床操作中的方向偏差問題時有發(fā)生。目前一些企業(yè)的數(shù)控機床轉(zhuǎn)換過程中，更注重效率轉(zhuǎn)換，而缺乏數(shù)控機床成本和安全轉(zhuǎn)換。非單電源轉(zhuǎn)換中缺乏安全考慮可以減少轉(zhuǎn)換完成后的故障損失，但也會影響數(shù)控機床的整體運行安全。注重效率成本、安全性能等方面，調(diào)整數(shù)控機床的維修技術(shù)水平[7]。數(shù)控機床在使用中因缺乏防護措施而導(dǎo)致故障的原因是數(shù)控機床的使用缺乏良好的防護，以及不規(guī)范的使用。數(shù)控機床加工操作防護措施亟須改進，數(shù)控機床操作風險系數(shù)高，故障可能性增加，整體維修操作難度有所提升。改造設(shè)備應(yīng)用效率無法得到相關(guān)保障，改造政策不足等問題，提出合理化的解決方案，企業(yè)在現(xiàn)代化的標準考核下，數(shù)控機床加工缺少聯(lián)鎖保護設(shè)置。部分數(shù)控機床對精密滾珠絲杠副缺乏保護，在生產(chǎn)過程中，灰塵和雜物會粘在滾珠絲杠副表面，造成設(shè)備損壞，降低工作效率[8]。數(shù)控機床的常規(guī)操作過程中應(yīng)注意數(shù)控機床的保護，從保護的角度出發(fā)，防止出現(xiàn)故障，數(shù)控機床的維修改造環(huán)節(jié)優(yōu)化，維修改造難度降低。在數(shù)控機床維修過程中，電源作為主要裝置，需要考慮用電安全等因素。尤其是機床改裝環(huán)節(jié)，需要加強電源的管控。維修主要是采用非單電源轉(zhuǎn)換方式，在轉(zhuǎn)換中安裝備用電源，進而實現(xiàn)機床模塊控制。但從機床電路的角度來看，新零件的引線通常不會按照原來的接線方式走線。這種操作方式與正常操作規(guī)程存在一定矛盾，操作過程中容易出現(xiàn)安全故障。從安全性能角度考慮，數(shù)控機床的維修改造需要結(jié)合實際情況，實施科學解決方案，確保施工整體安全。數(shù)控機床的維修改造現(xiàn)狀亟須改進，人才出現(xiàn)匱乏現(xiàn)象，數(shù)控機床維修改造效率低，因此根據(jù)現(xiàn)有現(xiàn)狀做出修訂?，F(xiàn)有培養(yǎng)模式培養(yǎng)的人才全部為基礎(chǔ)技能型人才，缺乏技術(shù)創(chuàng)新意識，對數(shù)控機床維修改造方向缺乏認識，影響了數(shù)控機床的維修改造[9]。數(shù)控機床的維修改造需要把握人才制度，實施具體的人才戰(zhàn)略與用人標準，選用專業(yè)人才，儲備后續(xù)力量。

3 數(shù)控機床操作裝置優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)包括裝置本體、控制鍵盤、操作箱、滑軌、安裝架等。裝置主體、操作箱和控制鍵盤均采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計[10]。此外，內(nèi)置空間來容納主體中的操作盒，以便在需要時可以存放操作盒和操作鍵盤。內(nèi)置空間是根據(jù)操作盒和操作鍵盤的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計的，內(nèi)置空間是根據(jù)同時容納操作盒、操作鍵盤等部件的能力來設(shè)計的。裝置本體嵌入空間的底部設(shè)計有平行于嵌入方向的滑軌，滑軌上安裝有滑塊，滑塊可以后退。操作箱和控制鍵盤均安裝在框架結(jié)構(gòu)的安裝架上，安裝架可以隨滑塊移動，使操作箱和控制鍵盤在使用時可以方便地進出內(nèi)置空間或正在使用[11]。安裝架可以達到在操作過程中隨著滑塊的相對轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)操作箱和控制鍵盤角度的目的。在操作箱從器具主體出來之前，安裝在器具主體上與防護門連接的氣缸動作，將防護門向內(nèi)打開。將箱體移動到與導(dǎo)軌平行的位置后，最后推動操作箱并收回操作箱，操作箱到達角缸后，角缸將操作箱移動到特定角度，最后是防護門連接的氣缸工作并關(guān)閉防護門。控制鍵盤兩端設(shè)計安裝轉(zhuǎn)軸，安裝轉(zhuǎn)軸上裝有阻尼套，控制鍵盤通過安裝轉(zhuǎn)軸安裝在安裝架上[12]。安裝支架由金屬制成，使操作盒和鍵盤能夠自由地伸縮。

4 數(shù)控機床操作中常見故障處理措施

4.1 專用數(shù)控機床設(shè)備改造

數(shù)控系統(tǒng)處于正式工作過程中，合理的工作目標是在數(shù)控機床的實際工作過程中控制刀具與工件的相對運動。專用數(shù)控機床在正常情況下，設(shè)備規(guī)模較大，內(nèi)部系統(tǒng)復(fù)雜，可歸類為大中型設(shè)備[13]。數(shù)控機床的正常運行是完全依靠齒輪變速來支撐運行，使其在恒功率區(qū)運行更加安全可靠，可以使數(shù)控機床完全依賴。為了在低速行駛時獲得大扭矩，其自身的真實齒輪為實際工作提供了足夠的扭矩。機床主軸齒輪處于動態(tài)傳動運行狀態(tài)，為保證運行的可靠性和穩(wěn)定性，必須按相關(guān)規(guī)范和要求完成操作。為了促使機床齒輪處于“嚙合”過程中，不形成真實狀態(tài)，需要依靠自動裝置來保證根據(jù)實際情況換檔[14]。在正式進行大型機床維修改造時，合理選用時間繼電器裝置，準確可靠地檢測主軸的實際運行狀況，避免運行時出現(xiàn)故障，高低坐標之間的坐標軸應(yīng)合理劃分為實際裝夾過程。

4.2 改造驗收和調(diào)試工作

加強驗收調(diào)試環(huán)節(jié)的管理。內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須做好驗收和調(diào)試工作。機床零部件和數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試，員工必須根據(jù)機床結(jié)構(gòu)的差異，制定具體的審批調(diào)試工作流程。關(guān)于數(shù)控機床的驗收，重點應(yīng)放在性能、精度等轉(zhuǎn)換指標上。在檢查數(shù)控機床的精度時，要重點檢查工作臺平面度、定位、直線運動的精度。在識別機床的性能時，需要檢查機床的各種系統(tǒng)[15]。以檢查內(nèi)容為重點的機床功能，包括主要系統(tǒng)和輔助設(shè)備，對于準備、移動和操作功能，必須嚴格允許數(shù)控系統(tǒng)、操作面板、電機和其他設(shè)備的驗收接線電纜。在實際調(diào)試和驗收作業(yè)中，應(yīng)根據(jù)設(shè)備制定各個驗收流程，提高驗收的全面性和準確性。

4.3 建立應(yīng)急防護措施

建立數(shù)控機床應(yīng)急防護措施，實現(xiàn)數(shù)控機床的合理改裝和應(yīng)用。數(shù)控機床的安全防護應(yīng)從綜合安全和機床安全防護的角度進行，防止數(shù)控機床故障的發(fā)生。將三重連接斷路器設(shè)備添加到CNC 機床。裝置可以實現(xiàn)對數(shù)控機床的良好保護，完成數(shù)控機床電源發(fā)生故障后對電源和電路的良好保護，降低電力等風險和影響。在使用數(shù)控機床時，對某些結(jié)構(gòu)提供了合理的保護。在滾珠絲杠的表面加裝保護裝置，在實際的保護操作中，可以加裝保護套和保護管，防止異物和灰塵進入滾珠絲杠表面和內(nèi)部。此外，在數(shù)控機床的改裝中可應(yīng)用自動潤滑系統(tǒng)和手動潤滑兩種模式，完成各部件的自動潤滑，實現(xiàn)對部件或結(jié)構(gòu)的潤滑保護。運用現(xiàn)代科技理念，完成數(shù)控機床的整體保護。設(shè)計并應(yīng)用智能控制模塊、攝像機設(shè)備、數(shù)據(jù)采集模塊和監(jiān)控中心，對數(shù)控機床的整體運行進行監(jiān)控[16]。在智能監(jiān)控系統(tǒng)的運行中，可以實現(xiàn)對數(shù)控機床運行參數(shù)的實時采集。在機床運行過程中發(fā)現(xiàn)故障和參數(shù)異常的威脅時，必須立即進行維修，及時降低風險，實現(xiàn)對數(shù)控機床的全面保護。

4.4 加強技術(shù)人才培養(yǎng)體系

時刻關(guān)注員工的綜合技能水平，培養(yǎng)素質(zhì)過硬、能力強的技術(shù)人才。加強內(nèi)部人員培訓(xùn)，定期組織員工參加業(yè)務(wù)培訓(xùn)，掌握最新的操作技術(shù)標準和規(guī)范，學習先進技術(shù)，積極引進技術(shù)人才，通過“產(chǎn)學合作”吸引人才。豐富多元化人才庫，實現(xiàn)高薪就業(yè)和人才吸引，同時提升人才團隊的整體能力。重點考察參賽者地解決問題水平、維修速度和自身專業(yè)水平。應(yīng)獎勵表現(xiàn)出色的參與者，以激發(fā)參與并加強他們的專業(yè)技能。關(guān)于隱患的來源，主要與操作人員、維修人員和機床的安全信號有關(guān)。在設(shè)計過程中，必須充分考慮可能的情況，一旦發(fā)生報警，必須切斷所有回路電源并關(guān)閉相關(guān)部件，以免造成重大設(shè)備損壞和人身傷害。為保證完整的保護和安全操作功能，在運行狀態(tài)下應(yīng)安裝防設(shè)備飛濺的連鎖裝置，在某些生產(chǎn)過程中，當人員需要離開工作區(qū)域再次操作時，該裝置會自動關(guān)閉設(shè)備的運行。在數(shù)控機床改裝的基礎(chǔ)上，要對工作人員進行認真管控，確保他們按照規(guī)章制度參與工作，杜絕危險情況，提高安全性。重視從業(yè)人員的綜合技能水平，重點培養(yǎng)素質(zhì)和能力過硬的技術(shù)人才。加強內(nèi)部人員培訓(xùn)，定期組織員工參加業(yè)務(wù)培訓(xùn)，掌握最新的操作技術(shù)標準和規(guī)范，學習先進技術(shù)，積極引進技術(shù)人才。

5 結(jié)語

數(shù)控機床是工業(yè)生產(chǎn)的重要支柱設(shè)備，但數(shù)控機床在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的加工誤差嚴重影響產(chǎn)品的精度，限制了我國機械制造業(yè)的精細化發(fā)展。優(yōu)化和改進數(shù)控機床是機械制造加工行業(yè)的重中之重，以滿足經(jīng)濟快速發(fā)展對我國機械制造業(yè)進步的需要。數(shù)控機床的實際應(yīng)用過程受到的影響因素很多，主要體現(xiàn)在管理技術(shù)和操作人員方面，而這些因素都影響著機床的實際應(yīng)用效率。數(shù)控機床的維修改造過程涉及很多技術(shù)問題，在處理各種技術(shù)問題時，建議通過選擇合理的措施，不斷優(yōu)化調(diào)整，確保機床應(yīng)用的可靠性。維修改造工作實現(xiàn)了各個環(huán)節(jié)工作的可控性。要不斷規(guī)范工作流程，提高操作人員的技術(shù)能力，提高機床維修改造的質(zhì)效。