淺談數控機床機械故障的診斷與維修

田亞丁

摘 要：本文通過數控機床機械結構的組成、要求、診斷方法、維修應用實例，淺談數控機床機械故障的診斷與維修。

關鍵詞：數控機床；機械故障；維修

數控機床從故障發生的部件分為機械故障和電氣故障，從日常實踐教學中遇到的數控機床故障來看，數控機床有很大一部分是由于機械部件失效，精度下降引起的，并且在故障維修過程中，一般都是先排除機械故障，然后再排除電氣故障，因為機械故障比較直觀，電氣故障邏輯性太強不容易判斷，先機械后電氣的排障方法甚至有時還可以達到事半功倍的效果。因此，本文結合日常實踐教學中遇到的數控機床機械故障為例子，淺談數控機床機械故障的診斷與維修。

1 數控機床機械結構的組成與要求

數控機床機械結構的組成，有機床基礎件、主傳動系統、進給傳動系統、實現工件回轉、定位的裝置和附件、實現某些部件動作和輔助功能的系統和裝置、特殊功能裝置等組成。

數控機床在操作上，它不再需要操作者通過手柄進行調整和變速。故為了實現數控機床的自動化控制加工，其機械結構應滿足以下要求：

（1）具有較高的靜、動剛度和良好抗震性；

（2）具有較好的熱穩定性；

（3）具有較高的運動精度和良好的低速穩定性；

（4）具有良好的操作、安全防護性能。

2 數控機床機械故障的診斷方法

數控機床機械故障，就是指機床本體因偏離其設計狀態而喪失部分或全部功能的現象。機械故障診斷，就是對機床本體進行監測和診斷的過程。

機械故障的診斷方法有很多，但歸納起來，有兩種：一種是“實用診斷法”；一種是利用先進測試手段的“現代診斷法”。其中實用診斷法指的是一般數控機床維修人員使用一般檢查工具、儀器，如一字、十字螺絲刀、尖嘴鉗、萬用表、百分表、水平儀、轉速表等檢測；利用感覺器官對機床進行問、看、聽、觸、嗅的診斷法 。

“問”就是詢問數控機床操作者數控機床故障發生時的現象。因為數控機床操作者是最熟知機床性能的人，同時又是故障發生時的當事人和目擊者，通過詢問故障發生時的情況，對下一步分析故障起因與診斷是有利的。

“看”就是對數控機床故障涉及到的機械零部件進行全面的觀察如看機械傳動系統各零部件是否有損傷、變形、看當時工件加工情況、看機械傳動系統的運轉情況等，根據其看到的現象來判斷故障可能存在的部位。

“聽”就是通過數控機床運轉的聲響對故障進行診斷。機床在正常運行中發出的聲音是均勻和有節奏的，并保持持續的穩定性，聲音過大或雜亂如出現金屬碰撞聲，聲音嘶鳴而短促如帶的打滑聲等異常響聲，則表明數控機床內部存在變形、松動或缺少潤滑等現象。

“觸”是指用手指觸摸機械部件，憑手指的感覺來判斷機床是否出現故障如感覺機床表面溫升、震動、爬行等情況。

“嗅”就是通過鼻子嗅那些油煙氣、焦糊味來判斷分析故障產生的部位和原因。使用實用診斷法能方便、快捷、實用的檢測到故障部位，能監測劣化趨勢，能選擇出有疑難問題的故障再進行精密診斷。

精密診斷法是根據“實用診斷法“中選擇出的疑難故障，由專業維修人員利用先進測試手段進行精確地定量檢測與分析，根據故障位置、原因和數據，確定應采取的最合適的修理方法和時間的診斷法。一般情況都采用實用診斷法來了解機床的現時狀態，只有對那些在實用診斷中提出疑難問題的機床才進行精密診斷。

3 機床機械部分故障維修的應用實例

（1）一臺配有FANUC 0i MC系統的加工中心運行時，工作臺 X 軸方向位移過程中產生明顯的機械抖動故障，故障發生時系統不報警。

經詢問學生故障發生時的過程，學生說：“前幾天，加工工件時就感覺工作臺X 軸方向位移過程有些問題，但我們看不出來。今天，機床工作臺X 軸方向位移過程中有了明顯機械抖動。”于是，我就觀看數控機床CRT 顯示出來的X軸位移坐標數值是均勻的，這就排除了系統設置的參數和硬件控制電路對故障的影響。下面就得判斷系統至伺服控制單元至伺服電動機至X 軸進給傳動鏈即滾珠絲桿副的連接哪個環節出現了故障。采用交換法修改系統參數將X軸、Y軸的伺服控制單元進行交換，發現故障并沒有轉移，故故障部位可以肯定在伺服控制單元至X軸伺服電動機至進給傳動鏈一側。我繼續進行交換X軸、Y軸的伺服電動機，發現故障并沒有轉移，故故障部位肯定在X軸進給傳動鏈一側。脫開彈性聯軸器，用扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查。通過手感檢查，感覺到滾珠絲桿在全行程范圍均有抖動現象。拆下滾珠絲杠檢查，發現支承滾珠絲桿的軸承損壞。換上同型號規格的新軸承后，故障排除。

（2）一臺配有HNC-21TF系統的數控車床，LD4系列電動刀架換刀時刀架不能正常到位。

經詢問學生故障發生時的過程，學生說：“昨天實習時，由于操作不當，刀架與尾座發生了碰撞，今天使用時就成這樣了。”通過觀看，刀架正轉、四個換刀點的PMC輸入狀態正常、用手觸摸刀架上刀體感覺到刀架有反轉過程，可以斷定是刀架機械部分出現了問題。關閉機床總電源，拆下刀架上方的鋁蓋，拆下發詢盤上的霍爾元件連接線、小螺母，取出發信盤；拆下大螺母、止退圈，取出鍵、軸承；取出離合盤，發現離合盤與螺桿聯接的兩條圓柱銷斷裂。更換同樣規格的圓柱銷后，故障排除。

總之，在數控機床的故障維修中，數控機床故障的維修工作不是一個簡單孤立的過程，它不但需要維修人員具有豐富的實踐經驗，更需要有過硬的業務素質及技術能力。應根據故障發生的經過正確實用故障診斷方法進行及時維修。

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