淺談數控車床綜合故障診斷與維修

王小媚

摘 要：數控車床在加工零件的過程中，很多時候加工出來的零件并不滿足圖紙的要求，看似正常的過程卻不知問題出在哪里。例如CJK6132數控車床在加工時尺寸不穩定，X向與實際尺寸相差0.02mm或0.015mm不等。本文就針對這一常見現象，以CJK6132數控車床為案例，對產生這種現象的故障原因進行分析診斷與排除，并寫出維修流程。

關鍵詞：數控車床；加工精度誤差大；故障原因分析與排除；維修流程

CJK6132是一種簡易式的數控車床，經過改造后基本能滿足教學的需求，但學生在操作過程中經常會碰到加工精度不符合要求的情況，讓他們百思不得其解。數控車床加工出來的零件不合格，是數控車床綜合故障的最終表現，很多時候這種故障是帶有隱秘性與漸發性，其產生的原因具有復雜性與多樣性，給排除故障帶來不少的困難，因此在排除過程中必須要熟讀說明書與操作指南，對數控車床的性能特點與結構布局等有全面的了解。

CJK6132技術參數

一、可能產生的故障原因

通過對上述故障現象的初步分析，可以判斷出上述故障可能是由以下原因造成的：

1）刀架換刀后未鎖緊。

2）機械運動阻力不均衡，快速運行或大切削量切削時，步進電動機失步。

3）加工工藝不合理。

4）機床水平變差，安裝不牢固。

5）數控系統產生失步或所選配的驅動器功率不夠，扭矩小。

6）加工工件使用的刀具選型不對，刀具易磨損，刀具裝夾不正或不緊等。

7）機床在長期使用中磨損，絲杠的間隙增大，機床的絲杠反向間隙過大使加工過程的尺寸漂浮不定，故工件的尺寸誤差總在此間隙范圍內變化。

8）主軸存在全跳動或竄動。

9）尾座中心線與主軸軸心線同軸度差。

二、故障原因的分析與排除

（一）數控維修原則

數控機床故障診斷與維修的六大原則是：①先外部后內部；②先機械后電氣；③先靜后動；④先公用后專用；⑤先簡單后復雜；⑥先一般后特殊。

（二）數控維修常用的診斷方法

①問；②看；③聽；④嗅覺和觸摸；⑤互換法；⑥隔離法。

（三）CJK6132數控車床X向加工尺寸不符合要求的故障原因分析與排除

根據數控維修的原則與診斷方法，對比這列出的9種可能的原因，該故障可能是由單一的原因引起的，也可能是由多種原因共同作用導致的，所以我們每一項都要進行排查，以確保再次加工時不會再發生這種現象。

在這么多原因當中，我們可以先從簡單的入手，再到復雜的。排查的順序如下：

①檢查加工工藝數據。根據所加工材料的性質，合理地編制加工工藝，選擇適當的主軸轉速，切削進給速度和切削用量。經過檢查，加工者所選擇的切削用量三要素都能根據材料的性質，刀具的材料，工件的相關技術要求，編制的工藝合理。

②檢查所用刀具，只是輕微受到磨損，不影響加工，但是車刀伸出刀架稍長，而刀具應盡可能伸出的短些，因為車刀伸出過長，刀桿剛性相對減弱，切削時在切削力的作用下，容易產生振動，使車出的工件表面不光潔。一般車刀伸出的長度不超過刀桿厚度的2倍。經調整，刀具裝夾正確，工裝夾具正常。這個細節是加工者在操作過程中粗心導致，正確的車刀安裝方法如下圖所示：

車刀的安裝

③檢查刀架換刀后反轉時間是否足夠（新刀架反鎖時間t=1.2s即可），是否使刀架有足夠的時間來鎖緊，檢查刀架的定位和鎖緊螺母是否松動。經檢查，各項目正常，換刀后，用百分表側頭觸及刀架前端，用手晃動刀架上的刀具，觀察百分表指示，經測量刀架鎖緊正常。

④關閉電源開關，用手動轉動絲杠，感覺機械傳動順暢。

⑤由于機床振動，容易造成機床水平變化，水平不良對機床精度相當影響大，不僅工件加工精度會受影響，長期以往，機床本身的固有結構精度也會發生不良改變。

故使用水平儀測量機床水平，發現機床水平變化明顯，對于普通機床，水平儀讀數不超過0.04/1000mm，對于高精度的機床，水平儀超過0.02/1000mm。調整時可選用精度（下轉第167頁）（上接第165頁）0.02mm/每格的條式水平儀，但調整之前必須先確認水平儀本身之絕對水平，確認方法是，首先將水平儀放于工作臺上指定點；然后待氣泡穩定后記錄其位置，在旋轉180°氣泡停止時須與0°比較公差允許1/3格以內。按步驟調好水平后，緊固水平調整螺栓。

⑥檢查數控系統。

首先判斷程序是否按圖紙要求編制，然后再根據所選的配置檢查設置的參數是否合理，其次考慮所選配的驅動器是否合理，驅動器應該與伺服電機是配套的（包括功率、扭矩），看原來電機是多少功率，按照原來電機的功率和轉速選伺服電機的功率和轉速，伺服電機確定了，伺服驅動器也就確定了，然后驅動器要與數控系統形成對接，完成閉環。經查，所選驅動器合理。再而通過觀察相位燈判斷電腦發給驅動器的脈沖是否有失步現象，因為電動機失步會影響數控系統的穩定性和控制精度，造成數控機床加工精度下降，經觀察，正常。最后發現快速定位速度參數設置稍高。原設置為5000，現設置為6000。這是操作者為了提高加工速度私自修改了參數，將其修改為出廠設定值5000。

⑦檢查絲杠間隙，發現明顯變大。先通過調整絲杠螺母，調整滾珠絲杠預緊，調整減速齒輪間隙使間隙減少，再通過百分表測出間隙值（一般間隙在0.15mm以內），通過數控系統反向間隙參數補償系統，使工件加工尺寸符合要求。

⑧檢查主軸靜態精度正常，無徑向圓跳動、端面全跳動和軸向竄動。

⑨檢查尾座中心線與主軸軸心線的同軸度正常。

三、維修流程圖

四、結束語

數控機床是機電一體化的產物，技術先進、結構復雜。數控機床的故障也是多種多樣、各不相同，故障原因一般都比較復雜，因此在出現故障時，維修人員也不要急于動手，盲目處理。雖然故障是千變萬化的，但只要我們掌握了方法，細致、嚴謹，故障總會迎刃而解。