經濟型GSK數控車床常見三類故障診斷維修

盧嘉興

【摘 要】 數控技術在現代加工中廣泛應用。數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（如IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用。但在長期使用中，由于設備老化，大量的數控機床需要進行維修改造。作者結合工作經驗，將GSK數控車床在使用中經常出現的一些故障處理維修方法供大家一起探討和研究。

【關鍵詞】 數控；GSK；車床；維修

【中圖分類號】G64.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）18-00-02

數控機床是集機、電、儀于一體，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技術成果。隨著數控車床用量的增加和設備的老化，培養一大批能夠熟練掌握現代數控機床維修的應用型人才的日益迫切。數控機床常見故障大體分為外部硬件故障和內部電路故障。一般都是由于檢測開關、液壓系統、氣動系統、電氣執行元件、機械裝置出現問題引起的。這類故障有些可以通過報警信息查找故障原因。對一般的數控系統來講都有故障診斷功能或信息報警，維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。數控機床機械故障診斷方法歸納如下表：

了解了數控診斷方法后，我們以廣州數控GSK為例，討論GSK常見維修案例，以便讀者能理清維修思路。

一、常見磨損故障

實例：GSK數控臥式車床主軸變速箱噪聲過大，變速動作過程中有噪聲。

1、故障分析診斷

（1）帶輪動平衡差。

（2）主軸與電動機傳動帶張力過大。

（3）傳動、變速齒輪嚙合間隙不均勻，齒輪損壞。

（4）傳動軸變形彎曲。

2、故障診斷

（1）拆卸傳動帶輪進行動平衡檢測，按有關技術參數進行判定，本例大、小傳動帶輪均處于合格動平衡狀態。

（2）按有關技術參數檢測傳動帶的張緊力，本例傳動帶的張緊力在許可的范圍內。

（3）檢測傳動齒輪和變速齒輪的嚙合間隙級嚙合寬度等，發現一個傳動齒輪齒面磨損嚴重，有局部破損；有一組齒輪嚙合間隙較小。

（4）檢查傳動軸幾何精度，發現傳動軸變形彎曲。

3、故障維修

根據故障診斷，主軸變速箱噪聲由出來傳嚙合狀態不良引起，同時伴有傳動軸變形故障。由此采用以下維修作業：

（1）檢查間隙較小的齒輪副，采用齒輪誤差和公法線長度變動量等檢查齒輪的等分精度和尺寸精度，并用常規的齒輪嚙合間隙檢測方法檢測嚙合狀態的實際間隙。應用齒輪替換的方法進行試車，發現噪聲明顯降低。

（2）更換齒面磨損和局部破損的傳動齒輪，試車發現噪聲進一步降低，主軸運轉正常。

（3）矯正微量變形的傳動軸，對變形較大的傳動軸予以更換。

（4）檢查主軸變速箱的潤滑系統，避免潤滑不良引發不正常磨損。

（5）檢查張緊裝置的穩定性，調整傳動帶的張緊力，避免張緊力過大，引起噪聲。

經濟型數控車床的變速機構通常是齒輪有級變速和伺服電機無極變速相結合的變速形式，尤其是改進型的數控車床，由于長期加工某些零件，固定使用某幾種的主軸轉速，齒輪變速機構的撥叉、某些變速傳動齒輪局部磨損是常見故障。由于齒輪的磨損，會進一步導致傳動軸變形，因此檢修中應注意進行關聯部件的檢查維修。

二、常見回參故障

實例：廣數GSK系統數控車床，機床返回參考點的基本動作正常，但參考點位置隨機性大，每次定位的坐標值都有微量變化。

1、故障原因分析

常見的故障原因可能是脈沖編碼器的“零脈沖”不良，或滾珠絲杠與電動機之間連接部位有故障。

2、故障診斷

（1）檢查伺服電動機、滾珠絲杠和導軌，各部分均處于完好狀態。

（2）對返回參考點動作進行仔細觀察，發現雖然參考點位置每次都不完全相同，但基本處于減速擋塊放開之后的位置上。

（3）本例機床的伺服系統為半閉環系統。現在采用分割方法，脫開伺服電動機與絲杠間的聯軸器，單獨實驗脈沖編碼器。手動壓下減速開關，進行返回參考點試驗，經過多次試驗，發現每次回參考點之后，伺服電動機總是停止在某一固定的位置上，這說明脈沖編碼器的“零脈沖”沒有問題。

（4）檢查電動機與絲杠之間的聯軸器，發現聯軸器的彈性脹套存在間隙。據此推斷，參考點坐標值的微量變化與此有關。

3、故障維修

更換彈性脹套，并進行安裝調整，執行返回參考點指令，參考點位置微量變化的故障被排除。

數控車床傳動系統在診斷和分析中，應逐級進行檢查和分析，本例檢查分析中發現彈性脹套存在間隙，因而造成參考點坐標值的微量變化，此類故障的檢查和分析需要熟悉機床傳動系統的結構，并熟悉其工作原理和性能要求。

三、常見電路故障

實例：980TD系統數控車床配置廣州數控GSK980TA/DA98A雙速主軸電動機，四工位刀架。系統通電即出現急停報警，按超程開關可解除報警，松開后繼續報警。

1、故障原因分析

（1）現場調查。操作者演示故障現象，980TD通電即報警，所有機床功能不能使用。

（2）查閱資料。查看、釋讀、分析機床電路圖，X、Z軸限位與急停開關是串聯在一起的。

（3）羅列成因。980TD系統急停報警常見原因有開關電器24V不正常、急停電路斷路、急停開關斷路、串接的開關等有故障、系統I/O板有故障等。

2、故障診斷

據理分析，本例按限位暫時解除開關可解除報警，而限位暫時解除開關與串接的X、Z軸限位開關有斷路故障。經過測試檢查，發現X軸形成開關進水斷路，引起系統出現急停報警。

3、故障排除

更換限位開關后，故障排除。同時檢查限位開關進水的具體原因，進行必要的防護措施，杜絕故障的重復發生。

數控車床的限位開關具有安全性和可靠性控制的特點，在本例電路中可直接控制24V電源。在經濟型數控車床的使用中，由于多種原因（如冷卻液的大量沖注、開關防護裝置的損壞、自動控制行程的操作頻繁等），會導致行程開關本身并沒有出現故障。因此，本例提示維修人員，按故障現象進行電路圖的查看、釋讀、分析，是準確診斷故障原因和故障部位的主要方法。

四、結束語

數控機床的修理，重要的是發現問題，通過排除法確定故障的原因，特別是數控機床的外部故障。有時診斷過程比較復雜，但一旦發現問題所在，解決起來比較簡單。對外部故障診斷應遵從以下兩條原則：首先要熟練掌握機床的工作原理和動作順序；其次，要會利用PLC梯形圖及NC系統的狀態顯示功能監測PLC的運行狀態。一般只要遵從以上原則，小心謹慎，一般的數控故障都會及時排除。希望各位老師共同探討并且提出寶貴意見，為我國數控發展做出更大的貢獻！

參考文獻：

[1]劉蔡保《數控機床故障診斷與維修》2012年8月

[2]胡家富《數控機床維修案例》2015年9月