數(shù)控車床的機(jī)械機(jī)構(gòu)與保養(yǎng)探討

宋潤(rùn)博

（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司抽油機(jī)制造分公司乘風(fēng)總裝廠，黑龍江 大慶 163000）

1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)分析

1.1 刀架系統(tǒng)

在數(shù)控機(jī)床當(dāng)中，數(shù)控車床屬于其中的一個(gè)分支，由于數(shù)控車床的品種很多，適應(yīng)能力較強(qiáng)，加工的精度和質(zhì)量比較高，并且生產(chǎn)效率高，屬于一機(jī)多用的高效機(jī)床。對(duì)于數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)而言，最為核心的配套件則是刀架系統(tǒng)，根據(jù)換刀方式的不同，可以將刀架系統(tǒng)分為很多種類，不但包含了排式刀架、回轉(zhuǎn)刀架，還有帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置等形式；以功能為分類標(biāo)準(zhǔn)，刀架分為普通型與全功能型，其中，全功能型不僅具有雙向回轉(zhuǎn)的功能，而且有任意就近選刀的功能，所以全功能型刀架有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠縮短刀架換刀的時(shí)間，較大的提升了數(shù)控車床的加工效率，全功能刀架得到了廣泛的運(yùn)用。以刀架的分度為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)元件進(jìn)行定位，主要分成雙齒盤(pán)與三齒盤(pán)兩類，對(duì)于三齒盤(pán)刀架來(lái)講，在刀架轉(zhuǎn)位過(guò)程中，刀盤(pán)不用抬起，就能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)位剎緊的效果。同時(shí)，三齒盤(pán)刀架的自身防護(hù)性能很強(qiáng)，所以其成為了選刀的首選。當(dāng)前，在行業(yè)中，應(yīng)用最為廣泛的是三齒盤(pán)式不抬起式刀架。再根據(jù)分度轉(zhuǎn)位、刀盤(pán)的松開(kāi)和夾緊定位的驅(qū)動(dòng)方式，又將刀架分成電動(dòng)與液壓兩種，因?yàn)橛幸簤翰⒉恍枰涮椎囊簤合到y(tǒng)，因而其得到了廣泛的應(yīng)用。刀架系統(tǒng)具有其作用，可以實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并且具有定位和刀具裝夾的功能，在一次裝夾之后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成數(shù)控機(jī)床所完成的一系列常規(guī)加工工序。

1.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)

在數(shù)控車床的主傳動(dòng)方面，采取的是直主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的調(diào)速范圍比較大，而且能夠進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，使得主軸的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化。通常情況下，機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要分為兩類，分別是無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)與變速傳動(dòng)。如果是普通機(jī)床，重點(diǎn)采用分級(jí)變速傳輸，在相關(guān)范圍內(nèi)，離散地分布了有限級(jí)數(shù)的轉(zhuǎn)速，并且在變換轉(zhuǎn)速期間，應(yīng)該先停車，實(shí)施手動(dòng)轉(zhuǎn)速，再啟動(dòng)，但性能較低。數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)則采取無(wú)級(jí)變速，借助于變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速，因?yàn)榈退俚男阅芎茫β屎愣ǎ詫?shí)際應(yīng)用范圍較廣。

1.3 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

從數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)方面看，采取的是進(jìn)給伺服系統(tǒng)，伺服電機(jī)包括交流伺服電機(jī)與直流伺服電機(jī)，根據(jù)控制方式不同，主要涉及閉環(huán)系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。伺服控制最為主要的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具位置和機(jī)床工作臺(tái)的控制，在數(shù)控車床加工過(guò)程中，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)起到了對(duì)刀具的橫縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的作用，在工作時(shí)消耗的動(dòng)力比較小，所以速度低。

1.4 工件的裝夾系統(tǒng)

在數(shù)控機(jī)床上安裝了工件裝夾系統(tǒng)，用于裝夾工件，工件裝夾裝置起到了定位的作用，確保工件對(duì)于刀具與機(jī)床處于比較準(zhǔn)確的位置。工件裝夾系統(tǒng)包括了專用夾具和通用夾具等類型，其中，通用夾被廣泛應(yīng)用于單件小批量生產(chǎn)，專用夾具則用于大批量生產(chǎn)，應(yīng)結(jié)合具體的情況選擇合理類型的工件裝夾系統(tǒng)。

1.5 輸入、輸出控制

輸入、輸出系統(tǒng)對(duì)加工程序處理之后，所輸出的控制信號(hào)，不僅針對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)施連續(xù)的控制，而且對(duì)刀具自動(dòng)變換、主軸變頻和潤(rùn)滑裝置的啟停等進(jìn)行控制，從而保證加工的質(zhì)量。

2 對(duì)數(shù)控車床的機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行保養(yǎng)的措施

2.1 操作中的維護(hù)

在數(shù)控車床實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，操作人員應(yīng)該對(duì)數(shù)控車床的各個(gè)部位予以深刻的了解，掌握不同部分的使用環(huán)境以及加工條件等，使得數(shù)控車床發(fā)生故障的幾率下降。因此，在對(duì)數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行保養(yǎng)期間，操作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū)操作車床。同時(shí)，維修人員根據(jù)維修規(guī)范對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行維修，從而保證數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)得到有效的保養(yǎng)。

2.2 規(guī)范的使用數(shù)控車床

由于數(shù)控車床屬于比較精密的設(shè)備，為了延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命，應(yīng)該對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)保養(yǎng)工作予以高度重視。在對(duì)數(shù)控車床的機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)施保養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)該規(guī)范的使用數(shù)控車床。室內(nèi)的工作環(huán)境溫度保持在20℃，防止照射與輻射。在使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，必須保證電源電壓的穩(wěn)定性，波動(dòng)的范圍在10%～15%范圍內(nèi)，確保數(shù)控車床在實(shí)際工作時(shí)具有穩(wěn)定性。同時(shí)，定期檢查數(shù)控車床。數(shù)控車床經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，常常存在零部件損壞的現(xiàn)象，為了避免事故的發(fā)生，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其的日常維護(hù)保養(yǎng)。在通電之前，工作人員要對(duì)保護(hù)接地線予以全面檢查，確保數(shù)控車床在使用過(guò)程中具有安全性。此外，檢查連接件和其他工作軟件是否正常連接，并且檢查交流電源的規(guī)格能否和CNC裝置相符，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)該立即處理。當(dāng)數(shù)控機(jī)床通電后，對(duì)CNC裝置、直流電源等進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查相關(guān)參數(shù)是否正常，當(dāng)確認(rèn)無(wú)誤之后，才能使得CNC裝置正常運(yùn)行。

2.3 對(duì)電氣部分和伺服電動(dòng)機(jī)的維護(hù)

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，數(shù)控車床操作人員必須每天檢查空調(diào)和冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行狀況，檢查電氣部分是否存在接觸不良以及短路，或者是線路老化等故障，降低事故的發(fā)生幾率。在使用期間，盡量少開(kāi)電氣控制的柜門，操作人員還要在每月清掃電氣控制柜的防塵濾網(wǎng)，減少由于日常維護(hù)不合理導(dǎo)致機(jī)械故障的幾率。在對(duì)數(shù)控車床進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)過(guò)程中，需要針對(duì)電樞整流子與電刷予以保養(yǎng)、維護(hù)，若電刷磨損比較嚴(yán)重，應(yīng)該更換與其規(guī)格相同的電刷，并及時(shí)清掃電樞整流子，避免出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。

2.4 定期清理散熱通風(fēng)系統(tǒng)

對(duì)于數(shù)控車床而言，其與電子技術(shù)和自動(dòng)技術(shù)等有機(jī)的整合在一起，所以屬于比較精密的設(shè)備。為了延長(zhǎng)數(shù)控車床的使用壽命，提高機(jī)械零部件加工的精度與質(zhì)量，應(yīng)該對(duì)散熱通風(fēng)系統(tǒng)予以保養(yǎng)，工作人員定期清理散熱通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)要求，數(shù)控車床工作環(huán)境的溫度應(yīng)該保持在20℃上下，因而對(duì)及時(shí)的對(duì)數(shù)控車床實(shí)施清理散熱通風(fēng)系統(tǒng)顯得尤為重要，如果數(shù)控裝置內(nèi)部的溫度比較高，容易產(chǎn)生過(guò)熱報(bào)警的現(xiàn)象。為了防止該現(xiàn)象發(fā)生，必須認(rèn)真做好定期清理散熱通風(fēng)系統(tǒng)的工作，從而增強(qiáng)數(shù)控車床的性能。

2.5 對(duì)潤(rùn)滑部分的保養(yǎng)和維護(hù)

潤(rùn)滑分配裝置是數(shù)控車床的組成部分，為了保證數(shù)控車床能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，應(yīng)該對(duì)潤(rùn)滑部分保養(yǎng)和維護(hù)。維護(hù)人員每年都要對(duì)潤(rùn)滑油分配裝置進(jìn)行檢查，對(duì)于各個(gè)潤(rùn)滑部分，均定期對(duì)其加油，繼而減輕機(jī)器的損耗。但在加入潤(rùn)滑油時(shí)，一定確保潤(rùn)滑油的清潔性，在往底座加潤(rùn)滑油時(shí)，潤(rùn)滑油要加到油標(biāo)的最高線，從而確保數(shù)控車床能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。總而言之，在數(shù)控車床工作過(guò)程中，常常受到諸多因素的影響，繼而出現(xiàn)各種故障，極大的影響了車床的性能，也降低了加工的精度與質(zhì)量。因此，必須對(duì)數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行保養(yǎng)，從而最大程度的降低數(shù)控車床的故障的發(fā)生幾率，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。

3 加強(qiáng)對(duì)數(shù)控車床故障的診斷與維修

3.1 檢查和維修主軸伺服系統(tǒng)故障

在對(duì)主軸伺服系統(tǒng)故障進(jìn)行判斷與維修時(shí)，當(dāng)臥車數(shù)控車床的主軸處于停車狀態(tài)時(shí)，很有可能出現(xiàn)異響，然而并不能判斷主軸伺服系統(tǒng)保險(xiǎn)被燒壞，維修人員需要調(diào)整數(shù)控車床系統(tǒng)的參數(shù)，根據(jù)有關(guān)操作說(shuō)明進(jìn)行操作，規(guī)定線時(shí)間是15秒，但故障時(shí)調(diào)整為10秒。針對(duì)此情況應(yīng)該增加益電位器，將線時(shí)間調(diào)整為15秒，并且調(diào)小增益，從而確保主軸伺服系統(tǒng)故障得到有效的處理。

3.2 數(shù)控車床PLC初始故障的診斷和維修

當(dāng)數(shù)控車床發(fā)生故障時(shí)，PLC具備顯示與檢測(cè)機(jī)床故障的功能，如果數(shù)控車床發(fā)生了故障，應(yīng)該根據(jù)PLC顯示的故障信號(hào)與類別加以維護(hù)。在數(shù)控加工期間，一旦同時(shí)發(fā)生了多個(gè)故障時(shí)，需要排除初始故障，對(duì)數(shù)控車床的液壓控制部分予以檢查，再進(jìn)一步分析和判斷換刀過(guò)程或者是其他環(huán)節(jié)存在故障，當(dāng)故障診斷工作比較精確時(shí)，才有利于解決數(shù)控車床在使用時(shí)存在的故障 。

4 結(jié)語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)水平逐漸提高的背景下，制造行業(yè)已經(jīng)向現(xiàn)代化和科技化的方向發(fā)展，尤其是在機(jī)械加工領(lǐng)域，機(jī)械加工設(shè)備的技術(shù)性能得到了提升。在當(dāng)代的機(jī)械制造行業(yè)中，數(shù)控車床是比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其具有高柔性、高精度和高效率等特點(diǎn)，并且控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，因?yàn)榧夹g(shù)含量比較高，所以其屬于精密設(shè)備。在實(shí)際運(yùn)用數(shù)控車床過(guò)程中，應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的保養(yǎng)，通過(guò)加大保養(yǎng)工作力度，確保數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性，能夠有效的運(yùn)行，從而保證所加工的機(jī)械零件符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。