淺析數控機床故障診斷與維修

摘 要：數控機床的身價從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業中關鍵產品關鍵工序的關鍵設備，一旦故障停機，其影響和損失往往很大。因此為了充分發揮數控機床的效益，我們一定要重視維修工作，創造出良好的維修條件。由于數控機床日常出現的多為電氣故障，所以電氣維修更為重要?？茖W技術的發展，對機械產品提出了高精度、高復雜性的要求，而且產品的更新換代也在加快，這對機床設備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。

關鍵詞：數控機床；多功能；滾珠絲杠

數控機床是一種通過數字信息控制機床按給定的運動規律，進行自動加工的機電一體化新型加工裝備。數控機床是數字控制技術與機床相結合的產物，機床數控技術是通過數控機床加工技術而實現的，應用數控技術的關鍵在于學好和用好數控機床。在國內有些關鍵技術，如：高速高精運動控制技術、動態綜合補償技術、多軸聯動和復合加工技術、智能化技術、高精度直驅技術、可靠性技術等尚需進一步突破，有些重大技術離產業化還有一段路程。

數控系統具有多種監控、檢測及補償功能。如刀具磨損的檢測、系統的精度及熱變的檢測等，還具有刀具壽命管理、刀具長度偏置、刀具半徑補償、刀尖補償、螺距補償等功能。大多數現代數控機床都采用CRT顯示，可以進行二維圖形的軌跡顯示，有的還可以實現三維彩色動態圖形顯示。借助CRT，利用鍵盤可以實現程序的輸入、編輯、修改和刪除等功能。

1 數控機床的特點

1.1 具有高度柔性

在數控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造，更換許多模具、夾具，不需要經常重新調整機床。因此，數控機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合，亦即適合單件，小批量產品的生產及新產品的開發，從而縮短了生產準備周期，節省了大量工藝裝備的費用。

1.2 加工精度高

數控機床的加工精度一般可達0.05-0.1mm，數控機床是按數字信號形式控制的，數控裝置每輸出一脈沖信號，則機床移動部件移動一具脈沖當量（一般為0.001mm），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數控裝置進行曲補償。

1.3 加工質量穩定、可靠

加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質量穩定。

1.4 生產率高

數控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數控機床的主軸聲速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削。數控機床目前正進入高速加工時代，數控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，極大地提高了生產率。

1.5 利用生產管理現代化

數控機床的加工，可預先精確估計加工時間，對所使用的刀具、夾具可進行規范化，現代化管理，易于實現加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）有機地結合起來，是現代化集成制造技術的基礎。

2 數控機床故障的診斷

2.1 電動刀架鎖不緊

故障原因：發信盤位置沒對正；系統反鎖時間不夠長；機械鎖緊機構故障。處理辦法：拆開刀架的頂蓋，旋動并調整發信盤位置，使刀架的霍爾元件對準磁鋼，使刀位停在準確位置。調整系統反鎖時間參數即可（新刀架反鎖時間t=1.2s即可）。拆開刀架，調整機械，并檢查定位銷是否折斷。

2.2 電動刀架某一位刀號轉不停，其余刀位可以轉動

故障原因：此位刀的霍爾元件損壞。此刀位信號線斷路，造成系統無法檢測到位信號。系統的刀位信號接收電路有問題。進口泵閥門工業洗衣機。處理辦法：確認是哪個刀位使刀架轉不停，在系統上輸入指令轉動該刀位，用萬用表量該刀位信號觸點對+24V觸點是否有電壓變化，若無變化，可判定為該位刀霍爾元件損壞，更換發信盤或霍爾元件。檢查該刀位信號與系統的連線是否存在斷路，正確連接即可。當確定該刀位霍爾元件沒問題，以及該刀位信號與系統的連線也沒問題的情況下更換主板。

2.3 驅動器故障

故障分析與檢查：根據故障的含義以及機床上伺服進給系統的實際配置情況，維修時按下列順序進行了檢查與確認。檢查L/M/N軸的伺服驅動器，發現驅動器的狀態指示燈PRDY、VRDY均不亮。檢查伺服驅動器電源ACl00V、ACl8V均正常。測量驅動器控制板上的輔助控制電壓，發現±24V，±15V異常。根據以上檢查，可以初步確定故障與驅動器的控制電源有關。仔細檢查輸入電源，發現X軸伺服驅動器上的輸入電源熔斷器電阻大于2MΩ，遠遠超出規定值。

故障處理：經更換熔斷器后，再次測量直流輔助電壓，±24V，±15V恢復正常，狀態指示燈PRDY、VRDY均恢復正常，重新運行機床，401號報警消失。

2.4 電主軸所融合的技術改進

高速軸承技術：電主軸通常采用復合陶瓷軸承，耐磨耐熱，壽命是傳統軸承的幾倍；有時也采用電磁懸浮軸承或靜壓軸承，內外圈不接觸，理論上壽命無限。

高速電機技術：電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物，電動機的轉子即為主軸的旋轉部分，理論上可以把電主軸看作一臺高速電動機。關鍵技術是高速度下的動平衡。

潤滑：電主軸的潤滑一般采用定時定量油氣潤滑；也可以采用脂潤滑，但相應的速度要打折扣。所謂定時，就是每隔一定的時間間隔注一次油。所謂定量，就是通過一個叫定量閥的器件，精確地控制每次潤滑油的油量。而油氣潤滑，指的是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下，被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要，太少，起不到潤滑作用；太多，在軸承高速旋轉時會因油的阻力而發熱。

2.5 精密高速滾珠絲杠技術應用

新產品屬小螺距（旋轉一周的移動量，Lead）型，主要用于加工重視精度的模具等的機床。近年來，此類高速精密加工機床，基于改善作業環境等方面的考慮，日益要求靜音及低振動化。采用滾珠可順暢循環的“SRC循環方式”機構，在將噪聲及振動控制在容許范圍內的條件下，使最大dn值（軸徑d（mm）×轉速n（min-1））達到了16萬，比原來的“管循環方式”提高了約20%。由此，使最大進給速度達到了48m/min（軸徑為40mm、螺距為12mm時）。并且，采用SRC循環方式還使噪聲最大降低了6dB（A），振動也減小至原來的一半左右。由于只有一號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，確定就是電氣方面的故障?？赡苁窃摰段坏幕魻栐捌渲車€路出現問題，導致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發現：1號刀位霍爾元件的24V供電正常，GND線路為正常，T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。

3 結束語

高速加工是面向21世紀的一項高新技術，它以高效率、高精度和高表面質量為基本特征，在航天航空、汽車工業、模具制造、光電工程和儀器儀表等行業中獲得了越來越廣泛的應用，并已取得了重大的技術經濟效益，是當代先進制造技術的重要組成部分。為了實現高速加工，首先要有高速數控機床。高速數控機床必須同時具有高速主軸系統和高速進給系統，才能實現材料切削過程的高速化。

參考文獻

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