數控機床常見機械故障分析
2018-5-22 來源：齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司基建設備 作者：張瑀航
摘要：以實際生產為參考，從數控機床基本結構組成談起，接著講述數控機床的常見機械故障。重點講述了企業生產中常見數控機床故障的排除及維修方法。
關鍵詞：數控機床；機械故障；分析
數控機床是一種高效的自動化機床，主要分為切削加工、壓力加工和特種加工（如數控電火花加工機床等）3類。切削加工類數控機床的加工過程能按預定的程序自動進行，消除了人為的操作誤差，并實現了手工操作難以達到的控制精度，加工精度還可以用軟件來校正和補償。因此，可以獲得比機床精度還要高的加工精度及重復定位精度；工件在一次裝夾后，能先后進行粗、精加工，配置自動換刀裝置后，還能縮短輔助加工時間，提高生產率。它綜合了計算機技術、自動化技術、伺服驅動、精密測量和精密機械等各個領域的新的技術成果，是一門新興的工業控制技術。由于其經濟性能好，生產效益高，在生產上處于越 來 越 重 要 的 地 位 。 綜 上 所 述 ， 數 控 機 床 具 有 精 度高、效率高、自動化程度高和柔性好的特點。為了提高機床的使用率，提高系統的有效度，本文結合工作實際淺談一下數控系統故障處理和維修的一般方法。
1、數控機床基本結構
數控機床主要由機床本體 、 反饋裝置 、 伺服系統、數控裝置及控制介質組成。常用的控制介質有穿孔紙帶、穿孔卡片、磁盤或其他可存儲代碼的載體。其中數控裝置是數控機床的核心。其功能是接受數控程序中的加工信息，經過數控裝置的系統軟件或邏輯電路進行譯碼、運算和處理后發出相應的信號給伺服系統，帶動整個機床運轉。
伺服系統由伺服電機和伺服驅動器組成，它是數控系統的執行部分。它控制機床各個軸的進給速度、方向和位移量。常用的伺服系統有交流伺服系統和直流伺服系統。
數控機床反饋裝置是檢測數控機床坐標軸的實際移動速度和位置，并將信號反饋給數控裝置或伺服驅動中，構成閉環控制系統。無測量反饋裝置的系統成為開環系統。伺服電動機內裝式脈沖編碼器、測速機、光柵和磁尺都是常用的檢測元件。數控機床本體包括床身、主軸、進給機構等機械部件，以及輔助運動裝置、液壓系統冷卻裝置。
2 、故障排除及維修
由于采用了高性能的主軸和進給伺服系統所以機械結構相對得到了簡化，機械故障排除要相對簡單一些，下面舉例說明。
例1：XK716桂林數控銑床主軸旋轉，高速檔位和低速檔位無法轉換成功，但有轉換動作。分析有以下幾個原因：限位故障；變速齒輪有損壞；油箱缺油壓力不足；變速油缸內密封圈老化導致有桿腔與無桿腔聯通，造成壓力不穩，變速齒輪變速不到位。
故障解決步驟：首先檢查油箱，液壓油充足，排除壓力不足。觀看齒輪，齒輪完好無磨損嚴重現象。檢查變速油缸限位發現限位變換不到位，調整油缸頂桿，故障仍存在。檢查變速油缸，發現密封圈老化，更換密封圈。故障排除。此故障是因為密封圈老化導致油缸內部泄露，有桿腔與無桿腔液壓油聯通，導致壓力不足。因此可見，油缸密封圈因潤滑油清潔程度、油溫、活塞使用頻率、生產現場環境等，都容易導致密封圈老化失效。所以根據生產使用頻率需要定期檢查或更換密封圈。
例2：數控銑床X軸重復定位不準。
分析有以下原因：X 軸光柵尺尺頭松動或光柵尺上有異物；X 軸伺服電機編碼器故障；絲杠與絲母磨損嚴重；絲杠與伺服電機之間聯軸節松動，存在反向間隙；軸承損壞。
故障解決步驟 ： 首先分析光柵尺裝在工作臺下部，維修不方便，并且光柵尺有防塵裝置，故障概率較小。檢查電機編碼器，無松動和破損現象。聽絲杠旋轉時聲音，因無異常聲音，排除軸承損壞。檢查絲杠與電機聯軸節發現聯軸節螺絲松動，禁錮螺絲，故障排除。此故障是因為機床使用頻率高，加工時機床產生震動，導致連接部位螺絲松動。因此數控機床要定期對絲母座、聯軸器、電機禁錮螺絲定期禁錮，減少故障停機，影響生產。
例3：定梁式數控龍門銑床XK2423/5D主軸不轉，控制面板無報警。
分析有以下幾個原因：同步齒形帶磨損嚴重或斷裂；伺服電機鍵損壞或脫落；主軸故障。故障解決步驟 ： 因控制面板無報警 ， 說明數控系統沒有問題，問題出現在外部連接。檢查同步齒形帶，無磨損斷裂現象。用手盤齒形帶、電機及齒輪一同旋轉但主軸仍不動，所以判斷故障出現在主軸。拆開主軸，發現主軸內部連接盤螺絲斷裂，更換螺絲，故障排除。此數控龍門銑主軸為精銑主軸，主軸直徑
比其他數控銑床主軸略細，內部連接盤緊固螺絲為M4高強螺絲。主軸最大加工量在0.5 mm以內。因操作人員經常加工量過大導致螺絲斷裂。
以上幾個例子可以總結出，數控機床故障排除首先要對機床結構有一定的了解。針對故障先做分析，大致確定故障產生是由哪個區域引起的。然后進一步檢查哪個部件引起的，做到望、聞、問、聽。先檢查后通電 ， 機床非破壞性故障方可通電 ； 先軟件后硬件，排除系統故障再檢查外部機械故障；先外部后內部逐步檢查；先機械后電器；先簡單到復雜；先一般到特殊。
3、結論
本文從數控機床故障的產生到數控機床故障的解決，可以清楚地知道數控機床是復雜設備，往往一種故障現象是由幾種不同的原因引起的，或一種原因引起多種故障，大部分故障是以綜合故障形式表現出來的，且故障的最終解決都是通過對機械系統、控制系統和伺服系統的調整修理而排除故障。所以在診斷和維修前要先看好技術資料，避免故障擴大化，切記盲目動手，并遵守故障診斷與維修的步驟和原則。設備出現問題后，要多方面分析產生故障的原因，靈活使用零件互換法、電機脫離法等方法。尋找快速有效的方法解決問題。機床修理人員要注重實踐，在實踐中不斷提高自己的水平，要多問、多閱讀、多觀察、多思考、多實踐、多總結。只有當自身的水平提高了，數控機床的修理過程才能更加迅速.
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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