论文部分内容阅读
【摘要】随着数控机床的普及和应用，为保障其在生产过程中能够正常运行，对其维修方式及调整方法的发展也必须要跟上脚步。本文立足于数控机床生产运行过程中的实际，对其出现故障后的检测、维修、调整的方式方法进行了深入分析，并给出针对性建议。
【关键词】数控机床、故障、机械维修、
随着当代科技的飞速发展，各行各业中的数字化也越发的普及，工业自然也不例外。数控机床的普及，不仅仅增加了在有效时间内的工作效率，更能减小在实际生产操作中形成的误差，大大的提升了加工对象的精度。而为了使数控机床能够良好的运行，除了平时必要的保养之外，在其发生故障时，科学、安全的检测及维修方法更是重中之重。
一、数控机床的机械结构要求
（一）数控机床的机械结构组成
数控机床是一台集合高精度、高稳定性、高生产率为一体的现代化生产工具。其主要的机械结构包括：机床基础件、主传动系统、进给传统系统、工件回转及定位装置、实现部件动作和辅助功能的装置以及特殊功能装置。
（二）数控机床的机械结构要求
因为在加工的过程中，高速切割加工件时，刀具与加工件的碰撞刚度非常大，为了不造成数控机床的损坏，所以需要其具有优秀的动静态刚度及良好的抗震性；同时，因为刀具与加工件的高速摩擦会产生大量的热量，所以还需要数控机床具有优秀的热稳定性；为保证加工件的精度以及减少误差，数控机床在加工过程中还必须具有优秀的运动精度以及低速稳定性；最后，也是最为重要的，为保障操作员工的安全，数控机床必须具有优秀的操作及安全防护性能。
二、数控机床的机械故障检测方法
机械故障的定义是机械结构因偏离其设计状态而丧失部分或全部的功能。而在实际的生产过程中，因为操作的不当，或其他原因，难免总会产生不同的机械故障。为了保证尽快使数控机床恢复正常工作状态，故障维修前的诊断检测便显得尤为重要。
（一）检测诊断的顺序
当数控机床发生故障时，为了避免因为随意拆卸、启封等原因造成故障扩散、机床精度降低等问题，检测诊断应该从外向内进行，逐一排查；
由于数控机床存在机械、电气、液压多方面的技术及元件，所以在检测诊断时也要从多方面进行考虑，因为机械故障往往比较容易发现，而液压电气的问题往往存在大量的逻辑思考，从而导致校验缓慢，所以为了保障诊断效率，要先进行机械性故障的检查，再对液压、电气进行检测诊断；
在故障的检测诊断过程中，要先进行断电状态的检测，通过观察分析，在确保通电之后不会造成故障扩散，甚至是粉碎性故障的情况下，才能进行通电的动态观察检测，从而找出故障。
（二）故障的诊断方法
现代的机械故障检测诊断，主要依靠两种方法：
1.实用诊断法
实用诊断法是指维修工通过螺丝刀、万用表、水平仪、转速表等工具对数控机床进行一般性检测，同时，再利用身体的感官进行诊断的方法。其中，感官诊断的方法与中医相似，分为：
望，也就是對故障的数控机床进行观察，观察机械系统有无损伤、变形，再观察故障发生时加工件的情况，对故障位置形成初步分析；
闻，也就是听，听数控机床在工作过程中的声音，正常的数控机床在工作运行过程中的声音往往是均匀且有规律的，如果声音杂乱、有金属碰撞声，则说明机床内部存在元件变形、松动等问题；
问，在进行故障判定时，要多向故障机床的操作员进行询问，因为操作员是最熟悉该机床性能的人，往往通过操作员的话语就能对故障愿意进行初步判断；
切，也就是对故障机床进行触摸，看看其在运行过程中是否存在温度过高、剧烈震动、箱体爬行等问题；
嗅，在数控机床发生故障后，往往会因为局部温度的升高而产生焦糊味，通过对味道来源的追踪，可以较为准确的判断发生故障的位置。
2.精密诊断法
实用诊断法虽然可以快速、高效的诊断出故障部位，但有时因为数控机床的高度复杂性，所以会产生许多疑难故障，这时就需要精密诊断法来对疑难故障进行诊断。
精密诊断法主要是指：对利用实用诊断法诊断故障之后出现的疑难问题，进行利用专业的维修手段，对故障机床的数据进行信息化分析，最后采取最有效的维修方式的方法。
虽然精密诊断法比实用诊断法更加具体化、科学化，但是在实际应用过程中，因为维修时间或检测成本等诸多问题，往往还是用实用诊断法来检测数控机床的故障原因，只有在实用诊断法无法检测的疑难问题上，才会使用到精密诊断法。
三、数控机床机械故障的维修方式及调整方法
（一）主轴部分机械故障
1.主轴过载
主轴系统的过载报警，是数控机装主轴的自我保护机制一般发生于主轴进行强力切削，正反转频繁等电流增加动作的情况下。
具体的解决方法应结合实际，举个例子：在XH714型立式加工中心，加工过程中频繁出现过载报警。
解决过程：故障的主要表现为Z轴电流过大，停机后报警消失，再开始工作一段时间继续报警。首先要判定故障发生的具体位置，将Z轴电动机与机械主体脱开，然后运行机器，在一段时间后未发生报警故障，即判定为机床负荷异常，导致电动机故障，主要由于机械丝杠或运动部位过紧造成。解决方法：首先调整Z轴的丝杠紧固螺母，效果不明显，再对Z轴而对镶条螺栓进行调节，机床负载减轻，故障消除。
2.主轴振动噪声
轴承、传动轴以及齿轮是数控机床主运动系统中主要使用的零部件，一般在齿轮或者轴承发生损坏的时候会产生噪声。总的来说，噪声产生的原因主要分为三种：一是主轴机械零件损坏产生故障；二是驱动装置中再生回路引发的故障；三是主轴驱动装置设置参数错误引发的故障。
举个例子：在立式加工中心镗孔的过程中精度下降，圆柱度超差，主轴噪音过大。 解决过程：首先检查主轴各部分的参数设定，在确保无误后，再检查驱动单元、电动机等部分，再次确定无误。这时重点检查主轴机械零件部分，发现轴承损坏，在更换同规格轴承后，噪声消失，故障排除。
3.加工精度偏差过大
机床在运输过程中受到冲击；机械零件安装不牢固或发生变化这两种情况是影响加工精度的主要问题，具体的解决方法是，检查各个可能影响加工精度的部位，找到问题根源之后重新安装或紧固。
4.主轴在进行切削时震动过大
形成这种故障有五种可能：一是主轴箱连接松动，解决方法为恢复精度的情况下紧固主轴箱与机床的连接螺丝；二是轴承预紧力过低导致游隙过大，解决方法为其次增加轴承预紧力，但不宜过高，否则会导致轴承的损坏；三是轴承预紧螺母松动，解决方法为然后是紧固预紧螺母；四是主轴轴承发生损坏，解决方法为更换轴承；五是主轴与主轴箱之间超差，解决方法为通过修理主轴与主轴箱，确保他们的精度要求。
（二）进给系统部分故障
1.导轨
导轨部分的主要故障主要分为两类：
（1）导轨刮伤
导轨刮伤的主要原因有：一是由于机床长时间的使用，使地基与床身的水平度发生变化，导轨某些位置负载过大，解决方法为调整机床的水平度或者调整导轨的精度；二是长期加工较短工件时导轨某些位置磨损严重，解决方法为合理分布较短工件的加工位置，确保导轨负载平均；三是导轨润滑不良，解决方法是合理添加润滑剂。
（2）导轨移动零件无法运动或运动不良
发生这种故障的主要原因有三个：一是导轨面刮伤，解决方法为用180号砂布修理刮伤痕迹；二是导轨压板刮伤，结局方法为拆下导轨压板，调整间隙；三是镶条与导轨之间缝隙过小，解决方法是调整镶条螺栓，放松镶条与导轨之间的缝隙，同时保证0.03毫米的塞尺不能通过。
2.丝杠
丝杠的主要故障及其维修方法主要分成以下几种：因润滑不足发生的爬行溜板，解决方法为为各油路添加润滑油；滚珠丝杆产生毛刺或研伤，解决方法为修理或者更换丝杠；丝杠的轴承发生故障或损坏，解决方法更换损坏的轴承。
（三）ATC刀具自动交换装置故障
据统计，ATC刀具自动交换装置故障占数控机床故障的一半以上。，其主要故障现象为：刀库中的运动故障；机械手持刀定位产生误差；机械手持刀不稳定；机械手切削动作不准确。在这些现象产生时，都会因为换刀的动作停止，而导致整机停机。
结论
综上所述，数控机床的故障种类繁多，而且每個维修员的维修思路也有着千差万别，本文仅仅分析了部分机械故障。在实际的维修过程中，希望各维修员能秉持望、闻、问、切、嗅的诊断方法，才能根据具体故障对症下药。
参考文献
[1]田亚丁. 浅谈数控机床机械故障的诊断与维修[J]. 山东工业技术，2015，（16）：3.
【关键词】数控机床、故障、机械维修、
随着当代科技的飞速发展，各行各业中的数字化也越发的普及，工业自然也不例外。数控机床的普及，不仅仅增加了在有效时间内的工作效率，更能减小在实际生产操作中形成的误差，大大的提升了加工对象的精度。而为了使数控机床能够良好的运行，除了平时必要的保养之外，在其发生故障时，科学、安全的检测及维修方法更是重中之重。
一、数控机床的机械结构要求
（一）数控机床的机械结构组成
数控机床是一台集合高精度、高稳定性、高生产率为一体的现代化生产工具。其主要的机械结构包括：机床基础件、主传动系统、进给传统系统、工件回转及定位装置、实现部件动作和辅助功能的装置以及特殊功能装置。
（二）数控机床的机械结构要求
因为在加工的过程中，高速切割加工件时，刀具与加工件的碰撞刚度非常大，为了不造成数控机床的损坏，所以需要其具有优秀的动静态刚度及良好的抗震性；同时，因为刀具与加工件的高速摩擦会产生大量的热量，所以还需要数控机床具有优秀的热稳定性；为保证加工件的精度以及减少误差，数控机床在加工过程中还必须具有优秀的运动精度以及低速稳定性；最后，也是最为重要的，为保障操作员工的安全，数控机床必须具有优秀的操作及安全防护性能。
二、数控机床的机械故障检测方法
机械故障的定义是机械结构因偏离其设计状态而丧失部分或全部的功能。而在实际的生产过程中，因为操作的不当，或其他原因，难免总会产生不同的机械故障。为了保证尽快使数控机床恢复正常工作状态，故障维修前的诊断检测便显得尤为重要。
（一）检测诊断的顺序
当数控机床发生故障时，为了避免因为随意拆卸、启封等原因造成故障扩散、机床精度降低等问题，检测诊断应该从外向内进行，逐一排查；
由于数控机床存在机械、电气、液压多方面的技术及元件，所以在检测诊断时也要从多方面进行考虑，因为机械故障往往比较容易发现，而液压电气的问题往往存在大量的逻辑思考，从而导致校验缓慢，所以为了保障诊断效率，要先进行机械性故障的检查，再对液压、电气进行检测诊断；
在故障的检测诊断过程中，要先进行断电状态的检测，通过观察分析，在确保通电之后不会造成故障扩散，甚至是粉碎性故障的情况下，才能进行通电的动态观察检测，从而找出故障。
（二）故障的诊断方法
现代的机械故障检测诊断，主要依靠两种方法：
1.实用诊断法
实用诊断法是指维修工通过螺丝刀、万用表、水平仪、转速表等工具对数控机床进行一般性检测，同时，再利用身体的感官进行诊断的方法。其中，感官诊断的方法与中医相似，分为：
望，也就是對故障的数控机床进行观察，观察机械系统有无损伤、变形，再观察故障发生时加工件的情况，对故障位置形成初步分析；
闻，也就是听，听数控机床在工作过程中的声音，正常的数控机床在工作运行过程中的声音往往是均匀且有规律的，如果声音杂乱、有金属碰撞声，则说明机床内部存在元件变形、松动等问题；
问，在进行故障判定时，要多向故障机床的操作员进行询问，因为操作员是最熟悉该机床性能的人，往往通过操作员的话语就能对故障愿意进行初步判断；
切，也就是对故障机床进行触摸，看看其在运行过程中是否存在温度过高、剧烈震动、箱体爬行等问题；
嗅，在数控机床发生故障后，往往会因为局部温度的升高而产生焦糊味，通过对味道来源的追踪，可以较为准确的判断发生故障的位置。
2.精密诊断法
实用诊断法虽然可以快速、高效的诊断出故障部位，但有时因为数控机床的高度复杂性，所以会产生许多疑难故障，这时就需要精密诊断法来对疑难故障进行诊断。
精密诊断法主要是指：对利用实用诊断法诊断故障之后出现的疑难问题，进行利用专业的维修手段，对故障机床的数据进行信息化分析，最后采取最有效的维修方式的方法。
虽然精密诊断法比实用诊断法更加具体化、科学化，但是在实际应用过程中，因为维修时间或检测成本等诸多问题，往往还是用实用诊断法来检测数控机床的故障原因，只有在实用诊断法无法检测的疑难问题上，才会使用到精密诊断法。
三、数控机床机械故障的维修方式及调整方法
（一）主轴部分机械故障
1.主轴过载
主轴系统的过载报警，是数控机装主轴的自我保护机制一般发生于主轴进行强力切削，正反转频繁等电流增加动作的情况下。
具体的解决方法应结合实际，举个例子：在XH714型立式加工中心，加工过程中频繁出现过载报警。
解决过程：故障的主要表现为Z轴电流过大，停机后报警消失，再开始工作一段时间继续报警。首先要判定故障发生的具体位置，将Z轴电动机与机械主体脱开，然后运行机器，在一段时间后未发生报警故障，即判定为机床负荷异常，导致电动机故障，主要由于机械丝杠或运动部位过紧造成。解决方法：首先调整Z轴的丝杠紧固螺母，效果不明显，再对Z轴而对镶条螺栓进行调节，机床负载减轻，故障消除。
2.主轴振动噪声
轴承、传动轴以及齿轮是数控机床主运动系统中主要使用的零部件，一般在齿轮或者轴承发生损坏的时候会产生噪声。总的来说，噪声产生的原因主要分为三种：一是主轴机械零件损坏产生故障；二是驱动装置中再生回路引发的故障；三是主轴驱动装置设置参数错误引发的故障。
举个例子：在立式加工中心镗孔的过程中精度下降，圆柱度超差，主轴噪音过大。 解决过程：首先检查主轴各部分的参数设定，在确保无误后，再检查驱动单元、电动机等部分，再次确定无误。这时重点检查主轴机械零件部分，发现轴承损坏，在更换同规格轴承后，噪声消失，故障排除。
3.加工精度偏差过大
机床在运输过程中受到冲击；机械零件安装不牢固或发生变化这两种情况是影响加工精度的主要问题，具体的解决方法是，检查各个可能影响加工精度的部位，找到问题根源之后重新安装或紧固。
4.主轴在进行切削时震动过大
形成这种故障有五种可能：一是主轴箱连接松动，解决方法为恢复精度的情况下紧固主轴箱与机床的连接螺丝；二是轴承预紧力过低导致游隙过大，解决方法为其次增加轴承预紧力，但不宜过高，否则会导致轴承的损坏；三是轴承预紧螺母松动，解决方法为然后是紧固预紧螺母；四是主轴轴承发生损坏，解决方法为更换轴承；五是主轴与主轴箱之间超差，解决方法为通过修理主轴与主轴箱，确保他们的精度要求。
（二）进给系统部分故障
1.导轨
导轨部分的主要故障主要分为两类：
（1）导轨刮伤
导轨刮伤的主要原因有：一是由于机床长时间的使用，使地基与床身的水平度发生变化，导轨某些位置负载过大，解决方法为调整机床的水平度或者调整导轨的精度；二是长期加工较短工件时导轨某些位置磨损严重，解决方法为合理分布较短工件的加工位置，确保导轨负载平均；三是导轨润滑不良，解决方法是合理添加润滑剂。
（2）导轨移动零件无法运动或运动不良
发生这种故障的主要原因有三个：一是导轨面刮伤，解决方法为用180号砂布修理刮伤痕迹；二是导轨压板刮伤，结局方法为拆下导轨压板，调整间隙；三是镶条与导轨之间缝隙过小，解决方法是调整镶条螺栓，放松镶条与导轨之间的缝隙，同时保证0.03毫米的塞尺不能通过。
2.丝杠
丝杠的主要故障及其维修方法主要分成以下几种：因润滑不足发生的爬行溜板，解决方法为为各油路添加润滑油；滚珠丝杆产生毛刺或研伤，解决方法为修理或者更换丝杠；丝杠的轴承发生故障或损坏，解决方法更换损坏的轴承。
（三）ATC刀具自动交换装置故障
据统计，ATC刀具自动交换装置故障占数控机床故障的一半以上。，其主要故障现象为：刀库中的运动故障；机械手持刀定位产生误差；机械手持刀不稳定；机械手切削动作不准确。在这些现象产生时，都会因为换刀的动作停止，而导致整机停机。
结论
综上所述，数控机床的故障种类繁多，而且每個维修员的维修思路也有着千差万别，本文仅仅分析了部分机械故障。在实际的维修过程中，希望各维修员能秉持望、闻、问、切、嗅的诊断方法，才能根据具体故障对症下药。
参考文献
[1]田亚丁. 浅谈数控机床机械故障的诊断与维修[J]. 山东工业技术，2015，（16）：3.