淺析機(jī)床機(jī)械故障的診斷及維修

全　威,蔡　杰（.浙江海洋學(xué)院,浙江　舟山　36000;　.麗水學(xué)院,浙江　麗水　33000）

淺析機(jī)床機(jī)械故障的診斷及維修

全威1,蔡杰2
（1.浙江海洋學(xué)院,浙江舟山316000;2.麗水學(xué)院,浙江麗水323000）

數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)故障的概率逐年增加，其中機(jī)械故障又占有較大比重。由于數(shù)控機(jī)床組成的復(fù)雜性，給診斷及維修工作帶來(lái)了極大困難，也對(duì)維修人員提出了更高要求。本文對(duì)數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的機(jī)械故障進(jìn)行了分類與歸納，便于維修人員進(jìn)行故障識(shí)別。在此基礎(chǔ)上，給出了機(jī)械故障診斷的常用方法和具體步驟。最后，本文就機(jī)械故障的維修提出了可行性方案。

數(shù)控機(jī)床；機(jī)械故障；診斷及維修

1　前言

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代化加工制造產(chǎn)業(yè)必需的設(shè)備，具有通用、靈活、高效率和高精度、高質(zhì)量的特點(diǎn)。但是由于其組成和構(gòu)造的復(fù)雜性，加上機(jī)械故障發(fā)生時(shí)間的隨機(jī)性及發(fā)生部位的不確定性；一旦發(fā)生機(jī)械故障，維修人員往往難以判對(duì)具體故障級(jí)及故障部位。這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題需要通過(guò)對(duì)常見(jiàn)機(jī)械故障進(jìn)行歸納總結(jié)，并結(jié)合維修經(jīng)驗(yàn)，確定維修的方案來(lái)解決。

2　常見(jiàn)機(jī)械故障分類

本文主要從故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行歸納分類，這樣有利于維修人員確定故障的特征及成因，從而有針對(duì)性地進(jìn)行診斷及維修工作。（1）磨損性故障：機(jī)械系統(tǒng)因使用過(guò)程中正常磨損而引發(fā)的故障；（2）錯(cuò)用性故障：因操作人員使用不當(dāng)或操作失誤而引發(fā)的故障；（3）先天性故障：機(jī)床在制造過(guò)程中有錯(cuò)誤或偏差而引起的故障。

3　機(jī)械故障的診斷

3.1常用診斷方法

（1）簡(jiǎn)易診斷法。簡(jiǎn)易診斷法主要是通過(guò)人體的感官（包括視、聽(tīng)、觸、嗅等），借助一些常用的工具和和量具，對(duì)機(jī)床故障部位進(jìn)行探測(cè)。采用此種方法，需要事先詢問(wèn)故障發(fā)生的具體情形、機(jī)器的保養(yǎng)情況及曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障，以便進(jìn)行綜合分析。

在進(jìn)行詳細(xì)的詢問(wèn)之后，首先使用視覺(jué)仔細(xì)觀察數(shù)控機(jī)床的部件有無(wú)松動(dòng)、裂紋及其他的損傷，潤(rùn)滑油有無(wú)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，機(jī)床外表有無(wú)明顯的顏色變化等。其次，利用聽(tīng)覺(jué)判斷機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的聲響，著重聽(tīng)取重、雜、怪、亂的聲音，并與正常有節(jié)奏的運(yùn)轉(zhuǎn)聲音進(jìn)行比較。必要時(shí)可以借助手錘和電子聽(tīng)診器進(jìn)輔助操作。最后，需要利用人類最敏感的觸覺(jué)感受故障部分的溫度情況，判斷機(jī)器是過(guò)冷、正常還是過(guò)熱。

（2）無(wú)損探傷法。無(wú)損探傷法是能夠在不損傷被檢測(cè)對(duì)象的前提下，查探出可能具有的故障。這種方法適用于探測(cè)機(jī)床內(nèi)重要組件及焊縫處的故障。目前常用的無(wú)損探傷法有幾十種之多，但常用的手段主要有射線探傷、超聲波探傷、滲透探傷和磁粉探傷。

其中射線和超聲波探傷法主要用于檢測(cè)機(jī)床內(nèi)部組件的缺陷或故障，其診斷的準(zhǔn)確度較高。對(duì)于機(jī)床表面的損傷，多采取滲透法和磁粉法，能夠清晰地發(fā)現(xiàn)外部焊縫的開(kāi)裂和表面的磨損情況。此外，有多現(xiàn)代的探測(cè)技術(shù)如紅外探測(cè)和全喜攝影技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用到機(jī)床機(jī)械故障的探測(cè)之中，但由于其成本較高，大多數(shù)的加工制造企業(yè)無(wú)法負(fù)擔(dān)，因此應(yīng)用的普遍性較低。

3.2故障診斷流程

（1）故障的初步查找。故障發(fā)生的原因具有多樣化、綜合性的特點(diǎn)，首先要對(duì)故障部位及相關(guān)的部件通過(guò)上述的方法進(jìn)行初步的查探，大致確定故障發(fā)生的相關(guān)因素。比如，聽(tīng)到部件之間摩擦聲音強(qiáng)烈，則應(yīng)將所需要考慮的因素確定在潤(rùn)滑油不足或表面磨損過(guò)重，或是連接軸承錯(cuò)位這三個(gè)方面。

（2）故障因素的排除。如果確定的可以引發(fā)故障的因素有多種，需要逐項(xiàng)進(jìn)行排查。這個(gè)過(guò)程需要重復(fù)利用或者綜合利用上述方法的具體環(huán)節(jié)，比如將聽(tīng)覺(jué)診斷和超聲波診斷相結(jié)合，可以判斷部件之間的接合程度、焊縫的疏密程度，通過(guò)對(duì)照技術(shù)手冊(cè)判斷是否存在問(wèn)題。這樣一來(lái)，就需要維修者要有豐富的經(jīng)驗(yàn)和熟練的技術(shù)做后盾，也需要維修者對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)有非常清晰的認(rèn)識(shí)。

（3）故障原因的確認(rèn)。在完成故障的排除步驟后，就可以對(duì)故障進(jìn)行確認(rèn)了。為了保證所確定的因素的準(zhǔn)確性，常常需要進(jìn)行測(cè)試，即通過(guò)修復(fù)具體故障后，使機(jī)床在空載、負(fù)載的情況下分別運(yùn)行，通過(guò)CRT顯示屏觀察各項(xiàng)指數(shù)，以判斷所確定的因素是否為導(dǎo)致故障的因素。若是則進(jìn)行進(jìn)一步修理，若不是則需要重復(fù)排除步驟和確認(rèn)步驟，直至找到故障產(chǎn)生的原因。

4　機(jī)械故障的維修實(shí)例

4.1主軸故障處理

故障現(xiàn)象：車床在轉(zhuǎn)速增加到1200轉(zhuǎn)時(shí)，主軸出現(xiàn)明顯噪聲。

該車床采用的是齒輪變速傳動(dòng)方式，可能產(chǎn)生噪聲的原因有以下幾點(diǎn)：齒輪之間的咬合不緊密造成沖擊和過(guò)度摩擦；主軸潤(rùn)滑油不足摩擦產(chǎn)生的噪聲；主軸軸承出現(xiàn)問(wèn)題產(chǎn)生噪聲。

具體的維修步驟如下:拆下潤(rùn)滑油儲(chǔ)油箱上蓋，發(fā)現(xiàn)油箱的油在正常水平。進(jìn)一步檢查齒輪咬合的狀況，結(jié)果正常。同時(shí)在變速所用的撥叉上未發(fā)現(xiàn)摩擦痕跡。

在排除以上故障后，可確定聲響來(lái)源于主軸軸承故障。此時(shí)應(yīng)當(dāng)拆下傳動(dòng)皮帶和卡盤，松動(dòng)前后的螺絲，將主軸卸下，檢查其軸承情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)軸承破裂。在更換新的軸承后，運(yùn)行機(jī)床，噪聲明顯衰減。

4.2動(dòng)換刀裝置故障處理

故障現(xiàn)象:在自動(dòng)換刀時(shí)，主軸“松刀”動(dòng)作不能快速完成,所需時(shí)間示正常換刀時(shí)間的兩倍左右。

可能造成主軸松刀時(shí)間加長(zhǎng)的主要有三點(diǎn)，一是氣動(dòng)系統(tǒng)壓力太低；二是主軸“拉刀”系統(tǒng)期間的連接出現(xiàn)問(wèn)題；三是“松刀”系統(tǒng)的氣缸內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題。

具體的操作步驟是：檢查工作系統(tǒng)的氣壓,發(fā)現(xiàn)工作壓力與技術(shù)手冊(cè)記錄相符。之后檢查“拉刀”系統(tǒng)，通過(guò)視覺(jué)觸覺(jué)及超聲波探測(cè)未發(fā)現(xiàn)故障。

此時(shí)可以確定是主軸“松刀”機(jī)械出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)手動(dòng)進(jìn)行主軸“松刀”操作,發(fā)現(xiàn)氣缸的活塞桿緩慢伸出，有明顯的氣壓降低現(xiàn)象。在將氣缸打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)是密封環(huán)老化。更換新的密封環(huán)，機(jī)器運(yùn)行正常。

5　小結(jié)

只有做好日常的維護(hù)工作，才能從根本上降低故障，特別是機(jī)械故障發(fā)生的頻率。其次，面對(duì)機(jī)床的機(jī)械性故障，維修人員應(yīng)當(dāng)把握其特點(diǎn)，盡職盡責(zé)，耐心地對(duì)可能存在的故障因素進(jìn)行排查，在修理過(guò)程中要以保證機(jī)床穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)為第一目的。最后，希望本文的介紹對(duì)維修人員有參考意義，能夠處理更多的機(jī)械類故障，是數(shù)控機(jī)床發(fā)揮最佳的效能。

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