數控機床常見機械故障及防范措施

柯雙紅

摘要:數控機床是一個典型的集機械、電子、液壓、光學、測量技術于一體的技術密集型自動加工設備。本文探討了數控機床的常見故障和防范措施,并對如何合理地使用數控機床,以減少其機械故障,提出了幾點看法,供大家參考。

關鍵詞:數控機床;故障;防范措施

1 前言

隨著大量數控設備的引進與普及,對設備的維護和維修提出了相當高的要求。數控機床維修的關鍵是對故障的精確診斷,即故障源的查找和故障的定位。

2 常見機械故障

2.1 主軸部件故障

由于使用調速電機,數控機床主軸箱結構比較簡單,容易出現故障的部位是主軸內部的刀具自動夾緊機構、自動調速裝置等。為保證在工作中或停電時刀夾不會白行松脫,刀具自動夾緊機構采用彈簧夾緊,并配行程開關發出夾緊或放松信號。若刀具夾緊后不能松開,則考慮調整松刀液壓缸壓力和行程開關裝置或調整碟形彈簧上的螺母,減小彈簧壓合量。此外,主軸發熱和主軸箱噪聲問題,也不容忽視,此時主要考慮清洗主軸箱,調整潤滑油量,保證主軸箱清潔度和更換主軸軸承,修理或更換主軸箱齒輪等。

2.2 進給傳動鏈故障

在數控機床進給傳動系統中,普遍采用滾珠絲杠副、靜壓絲杠螺母副、滾動導軌、靜壓導軌和塑料導軌。所以進給傳動鏈有故障,主要反映是運動質量下降。如:機械部件未運動到規定位置、運行中斷、定位精度下降、反向間隙增大、爬行、軸承噪聲變大(撞車后)等。

對于此類故障可以通過以下措施預防:(1)提高傳動精度。調節各運動副預緊力,調整松動環節,消除傳動間隙,縮短傳動鏈和在傳動鏈中設置減速齒輪,也可提高傳動精度。(2)提高傳動剛度。調節絲杠螺母副、支承部件的預緊力及合理選擇絲杠本身尺寸,是提高傳動剛度的有效措施。剛度不足還會導致工作臺或拖板產生爬行和振動以及造成反向死區,影響傳動準確性。(3)提高運動精度。在滿足部件強度和剛度的前提下,盡可能減小運動部件的質量,減小旋轉零件的直徑和質量,以減小運動部件的慣性,提高運動精度。(4)導軌。滾動導軌對贓物比較敏感,必須要有良好的防護裝置,而且滾動導軌的預緊力選擇要恰當,過大會使牽引力顯著增加。靜壓導軌應有一套過濾效果良好的供油系統。

2.3 自動換刀裝置故障

自動換刀裝置故障主要表現在:刀庫運動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩定、機械手運動誤差較大等。故障嚴重時會造成換刀動作卡住,機床被迫停止工作。

(1)刀庫運動故障

若連接電機軸與蝸桿軸的聯軸器松動或機械聯接過緊等機械原因,會造成刀庫不能轉動,此時必須緊固聯軸器上的螺釘。

若刀庫轉動不到位,則屬于電機轉動故障或傳動誤差造成。若現刀套不能夾緊刀具,則需調整刀套上的調節螺釘,壓緊彈簧,頂緊卡緊銷。當出現刀套上/下不到位時,應檢查撥又位置或限位開關的安裝與調整情況。

(2)換刀機械手故障

若刀具夾不緊、掉刀,則調整卡緊爪彈簧,使其壓力增大,或更換機械手卡緊銷。若刀具夾緊后松不開,應調整松鎖彈簧后的螺母,使最大載荷不超過額定值。若刀具交換時掉刀,則屬于換刀時主軸箱沒有回到換刀點或換刀點漂移造成,應重新操作主軸箱,使其回到換刀位置,重新設定換刀點。

2.4 各軸運動位置行程開關壓合故障

在數控機床上,為保證自動化丁作的可靠性,采用了大量檢測運動位置的行程開關。機床經過長期運行,運動部件的運動特性發生變化,行程開關壓合裝置的可靠性及行程開關本身品質特性的改變,對整機性能產生較大影響。一般要適時檢查和更換行程開關,可消除因此類開關不良對機床的影響。

2.5 配套輔助裝置故障

液壓系統。液壓泵應采用變量泵,以減少液壓系統的發熱。油箱內安裝的過濾器,應定期用汽油或超聲波振動清洗。常見故障主要是泵體磨損、裂紋和機械損傷,此時一般必須大修或更換零件。

氣壓系統。用于刀具或工件夾緊、安全防護門開關以及主軸錐孔吹屑的氣壓系統中,分水濾氣器應定時放水,定期清洗,以保證氣動元件中運動零件的靈敏性。閥心動作失靈、空氣泄漏、氣動元件損傷及動作失靈等故障均由潤滑不良造成,故油霧器應定期清洗。此外,還應經常檢查氣動系統的密封性。

潤滑系統。包括對機床導軌、傳動齒輪、滾珠絲杠、主軸箱等的潤滑。潤滑泵內的過濾器需定期清洗、更換,一般每年應更換一次。

冷卻系統。它對刀具和工件起冷卻和沖屑作用。冷卻液噴嘴應定期清洗。

排屑裝置。排屑裝置是具有獨立功能的附件,主要保證自動切削加工順利進行和減少數控機床的發熱。因此排屑裝置應能及時自動排屑,其安裝位置一般應盡可能靠近刀具切削區域。

3 合理地使用數控機床

3.1 數控機床的工作場地選擇

3.1.1 避免陽光的直接照射和其它熱輻射、避免太潮濕或粉塵過多的場所.盡量在空調環境中使用,保持室溫20℃左右。由于我國處于溫帶氣候、受季風影響、溫度差異大,對于精度高、價格貴的數控機床,應置于有空調的房間中使用。(2)要避免有腐蝕氣體的場所。因腐蝕氣體易使電子元件變質,或造成接觸不良,或造成元件短路,影響機床的正常運行。(3)要遠離振動大的設備(如沖床、鍛壓設備等)。對于高精度的機床還應采用防振措施(如防振溝等)。(4)要遠離強電磁干擾源,使機床工作穩定。

3.2 數控機床的電源

數控系統對電源要求較嚴,一般要求工作電壓為220V 10%。針對我國供電工況,對于有條件的企業,可為數控機床采取專線供電或增設穩壓裝置以減少供電品質差的影響,為數控系統的正常運行提供有力保證。

3.3 數控機床配置合適的自動編程系統

手工編程對于外形不太復雜或編程量不大的零件程序,簡單易行。當工件比較復雜時f如凸輪或多維空間曲面等),手工編程周期長(數天或數周)、精度差、易出錯。因此,快速、準確地編制程序就成為提高數控機床使用率的重要環節:為此.有條件的用戶最好配置必要的自動編程系統,提高編程效率。

3.4 數控機床配置必要的附件和刀具

為了充分發揮數控機床的加工能力,必須配備必要的附件和刀具。切忌花了幾十萬元錢買來一臺數控機床,因缺少一個幾十元或幾百元的附件或刀具而影響整機的正常運行。由于單獨簽訂合同購買附件的單價大大高于隨同主機一起供貨的附件單價。因此有條件的企業盡量在購買主機時一并購置易損部件及其它附件。

3.5 加工前的準備

加工前要審查工件的數控加工工藝性,應重視生產技術準備工作(包括工件數控加工工藝分析、加工程序編制、工裝與刀具配置、原材料準備及試切加工等以縮短生產準備時間,充分提高數控機床的使用效率。

合理安排適合在數控機床加工的各種工件,安排好數控機床加工運轉所需的節拍。

3.6 為維修保養做好準備

建立一支高水平的維修隊伍,保存好設備的完整資料、手冊、線路圖、維修說明書(包括CNC操作說明書),以及接口、調整與診斷、驅動說明書、PLC說明書(包括PLC用戶程序單)、元器件表格等,必要的維修工具、儀器、儀表、接線、微機。最好有小型編程系統或編程器,用以支持設備調試。

4 結束語

數控機床是采用計算機控制,機電一體化的自動化加工設備,數控機床的使用是一項技術應用工程。正確預防和有效維修是提高數控機床使用效率的基本保證。對于常見的機械故障,雖然出現的機會不多,但絕不容忽視。應綜合分析和判斷故障根源,盡可能縮短故障停機時間,以利于數控機床性能的高效發揮。

參考文獻

[1]樊留群,姜迪剛,智能化數控系統智能表示及實現方法的研究,中國機械工程,2000第11期.

[2]蔣國生.數控機床機械故障診斷,機床與液壓,2006年第2期.

[3]姜義,曲海波.數控機床常見故障診斷及排除方法,機床電器,2006年第1期.