數控機床故障診斷方法探究

陳丹玲

（廣西機電工業學校，廣西 南寧 530000）

0 引言

企業競爭力是由技術創新能力、市場拓展能力、人力資源開發能力、資本運營能力、風險抗御能力等有機結合而構成的。在競爭中，一個企業所具有的能夠持續地比其他企業更有效地向市場(消費者，包括生產性消費者)提供產品或服務，并獲得底利和自身發展的綜合素質。作為機電行業生產必不可少的核心設備，數控機床有效融合了計算機技術、液壓技術、自動化控制技術、氣動技術及電機技術等。數控機床的任何部位發生故障都會對設備的生產精度造成影響，從而生產出質量不達標的原件，甚至會致使數控機床的停產[1-2]。因此在實際操作運行期間，生產技術人員應創新技術理念，學習科學的管理知識，提高設備風險意識，應用科學的故障診斷方法進行數控機床故障排查，進一步提升數控機床的運行效率、提高數控機床產能，最大限度的發揮數控機床的實際價值，保證工業生產的有效展開[3]。

1 數控機床常見故障分析

1.1 數控機床運動系統典型故障分析

（1）數控機床滾珠絲杠運轉時表現低靈敏度。滾珠絲杠的低靈敏度問題是由于部件的高負荷原因導致，從而使得絲杠及導軌之間不能實現平行的位置狀態[4]。針對數控機床滾珠絲杠運轉時表現低靈敏度的問題，應對軸向間隙進行適當調整，提高滾珠絲杠的承載能力，從而使絲杠及導軌之間達到平行的位置。

（2）數控機床滾珠絲杠產生的副噪聲。形成數控機床滾珠絲杠副噪聲的原因有很多，主要是因為絲杠缺少潤滑、絲杠滾珠破損、絲杠軸承損壞等[5]。此故障類型比較常見，應進行定期的保養和維修，應定期對絲杠位置進行潤滑等養護措施，如發現損壞應及時更換；及時調整軸承蓋等位置，以保證對軸承斷面起到壓實的作用。

1.2 數控機床主軸運轉典型故障分析

（1）數控機床主軸運轉故障很多，其中比較典型的是因設計及生產精度不符合標準導致的。由于數控機床屬于高精度設備，一旦出現設計及生產期間精度不符合標準的情況，數控機床主軸會持續受到沖擊；零部件的安裝精度無法得到保證，從而影響了安裝牢固性及數控機床后期的運行效率[6]。所以，為了有效規避類似問題的發生，應加強對導軌精度及數控機床精度的測量檢查，及時排查精度偏差，分析偏差原因是否是由數控機床系統故障導致，通過故障原因分析制定對應維修處理方案。

（2）數控機床另一類常見主軸運轉故障是切削振動故障。此類故障多為數控機床運轉時的結構問題導致，如：軸承的間隔縫隙太大、軸承緊實度不達標；數控機床立柱、主軸箱及床體之間造成松動分離；主軸箱、軸承的裝配不符合安裝標準規范等。以上問題應根據實際情況，通過定期的故障排查和維修及時排除故障隱患。同時，在主軸箱運轉期間容易產出噪聲污染，為有效控制，應保證主軸箱噪聲源位置的噪聲數值保持在75 dB 以下，一旦數控機床運轉時的主軸箱噪聲數值超過了這一限定值，可判斷其已出現了故障，應及時處理。此類故障產生的主要原因是數控機床主軸部件的均衡性不符合要求導致，所以導致傳動裝置同步性發生異步及運轉時穩定性不足。此類問題主要通過及時替換傳動裝置并對裝置間距進行調整處理或及時替換新軸承得以解決。

1.3 數控機床導軌運轉典型故障分析

（1）數控機床導軌運轉的一類典型故障是導軌欠缺平整度及相應零部件因缺陷造成較差的應用效果等故障。以上問題應及時處理：調整導軌允差；更換性能和質量符合運轉標準規范的部件。

（2）數控機床導軌研傷故障。研傷故障出現若不得到及時解決，將會損耗數控機床，影響數控機床床體和地基的穩定性，也增加所在位置的沖擊負荷。為有效避免以上問題的發生，應定期保養和故障排查，對數控機床進行潤滑保養，使設備保持在良好狀態下運轉。

2 數控機床常見的故障診斷方法

2.1 數控機床無損探傷故障檢測方法

數控機床無損探傷故障檢測方法是一種新型的故障檢測方法，在數控機床處于常規運轉狀態時，應用無損探傷故障檢測方法實現對設備進行全方位的故障檢測，從而達到準確定位故障點位置，形成全面的檢測數據，為今后的設備保養及故障檢測維修形成數據依據。值得一提的是，數控機床無損探傷故障檢測方法的測試環境對數控機床運轉穩定性要求較高，檢測時應保證數控機床內部元器件的安全穩定工作，確保內部無危險源干擾。

2.2 數控機床油樣分析故障檢測方法

另一類數控機床故障診斷方法是數控機床油樣分析故障檢測。數控機需要定期更換潤滑油、液壓油等以達到養護作用，保證數控機床正常運轉造成的磨損。由于潤滑油及液壓油在數控機床運轉中的使用頻次高，所以在某種程度上也會反映設備運轉情況。準確掌握潤滑油及液壓油對設備的影響狀況，通過油樣分析得出的有價值數據，從而判斷設備故障，這是數控機床油樣分析故障檢測方法應用的目的。針對數控機床出現的故障，對油樣外觀、液壓油或潤滑油使用過程中元器件的磨損或抽取油樣中含有的雜質等情況進行故障檢測分析，判別數控機床的故障，并及時維修或更換相應的零部件。

2.3 數控機床機械振動故障檢測方法

數控機床機械振動故障檢測方法是比較常見的數控機床故障診斷方法。該方法對檢測人員的技術要求較高，檢測人員應對數控機床本身運轉情況全面了解并做到：（1）應掌握數控機床是否發生異常故障、數控機床運轉是否正常、運轉檔位對應速率是否發生明顯變化等情況。（2）應根據軸承分布圖紙及設備傳動系統圖紙等設備圖紙分析判斷數控機床設備及零部件的品控質量，保證設備及零部件質量符合設計標準要求。（3）應用數控機床機械振動故障檢測方法時，應參考設備的信號狀況及所在具體地理位置進行調測傳感設備，以進行速度測試及振動測試。在進行機械振動故障檢測方法的高頻測試時，應采用先高后低的測試順序進行，設置提高放大設備的增益數值，保證信號放大程度達到符合測試需求的數值要求。

3 數控機床故障診斷方法應用策略

3.1 根據檢測規范，保證診斷實施的規范

數控機床診斷順序應依據先易后難、先內后外、先機械后電氣的原則。故障發生時，應先通過數控機床設備的整體到零部件法進行故障排查。若是多種故障共同存在時，應先解決較容易的故障，逐漸到較難的故障處理，最終實現整體問題的解決。通常先處理處于數控機床基本結構的機械類故障，為后續故障提供便利條件，之后電氣故障的處理也會變得相對容易。

3.2 科學制定診斷工序，保證精確排查故障點

數控機床故障診斷的工序通常為：故障外觀排查、確定故障涉及的范圍、定位故障位置等。故障排查人員在進行故障診斷時，應參照診斷工序檢測，從而精確定位故障點。首先通過一系列排查方法分析數控機床的故障，進而通過分析判斷逐漸縮小故障發生范圍，最后經過逐級排查實現精確定位故障點。

3.3 根據故障類型合理選擇診斷排查方式

由于數控機床包含的元器件較多，因此在發生故障時根據不同類型及屬性可劃分為很多故障種類。根據故障類型不同，可分為固定故障和隨機故障；根據故障屬性不同，可分為電氣故障和機械故障。依據故障種類的不同進行故障診斷排查方式的選取或通過組合診斷排查的形式進行，不同種類的診斷方式配合使用各自的注意事項并注意診斷順序的合理選擇。

4 結束語

工業技術的進步，數控機床逐漸替代傳統的機械機床，合理應用數控機床故障診斷方法對數控機床進行故障診斷、排查及維保是行業發展的必然要求。本研究圍繞數控機床故障診斷方法進行研究，在針對數控機床常見的故障進行分析的基礎上，分析了數控機床典型的故障診斷方法，進而提出了數控機床故障診斷方法的應用策略，目的是通過針對數控機床常見的故障原因及典型的故障診斷方法分析，為提高數控機床的運行效率、提升數控機床產能提供參考。