金屬切削數(shù)控機(jī)床操作過程常見故障及注意事項(xiàng)

石海燕

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

金屬切削加工是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行工藝生產(chǎn)的基本方式之一。傳統(tǒng)的金屬切削加工使用的多為普通的機(jī)床，各項(xiàng)切削工序都需要人工來完成，所以加工效率較低。而隨著數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，金屬切削加工的各項(xiàng)工序都由控制系統(tǒng)操控機(jī)床來完成。工人只需將編輯的控制代碼傳輸?shù)綑C(jī)床系統(tǒng)中，機(jī)床便可以在伺服系統(tǒng)的控制下，完成金屬毛坯的切削加工。數(shù)控機(jī)床不僅大大提高了金屬切削的加工效率和加工質(zhì)量，還有效避免了因工人師傅而導(dǎo)致的各種機(jī)器故障，對(duì)于工人安全的保障也是極為有力的。

1 常見的數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中的故障問題

得益于工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展和工業(yè)化水平的大幅提升，當(dāng)前使用的數(shù)控機(jī)床設(shè)備已經(jīng)相當(dāng)成熟。無論是機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備，還是控制系統(tǒng)，均可保證數(shù)控機(jī)床能夠在穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)。這使得數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行金屬切削加工時(shí)發(fā)生故障的機(jī)率大大降低[1]。同時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)還具備較為完善的故障診斷功能和報(bào)警功能，可以對(duì)數(shù)控機(jī)床的一些故障問題進(jìn)行及時(shí)的診斷并報(bào)警，從而提升了數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行可靠性。但是，在實(shí)際的加工生產(chǎn)過程中，數(shù)控機(jī)床還是會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的因素而發(fā)生一些故障問題。這些故障問題有機(jī)械故障，有電氣故障，還有操作故障，大體可以分為軟故障、硬故障和干擾故障三大類型。

（1）軟故障分析。數(shù)控機(jī)床的軟故障通常是指操作人員錯(cuò)誤地編輯程序，設(shè)置不正確的機(jī)床參數(shù)，機(jī)床操作出現(xiàn)失誤等原因造成的數(shù)控機(jī)床故障。例如，新的數(shù)控機(jī)床投入使用或者機(jī)床斷電重啟時(shí)，需要通過手動(dòng)模式讓各軸回到參考點(diǎn)位置。否則機(jī)床的參考點(diǎn)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致撞車事故。當(dāng)數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中突然斷電停機(jī)時(shí)，需要將機(jī)床各軸調(diào)到安全區(qū)域，防止機(jī)床因具備記憶功能，使得再次通電開機(jī)時(shí)，機(jī)床開始繼續(xù)進(jìn)行加工操作。數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的數(shù)控加工程序需要先進(jìn)行模擬加工，只有確定加工程序運(yùn)行無問題后，才能開始真正的加工制造。但是一些操作工人如果未能將模擬加工參數(shù)全部進(jìn)行正確的設(shè)置，容易造成模擬加工無問題，但實(shí)際加工卻會(huì)出現(xiàn)故障的情況。

（2）硬故障分析。數(shù)控機(jī)床硬故障是最為常見的故障類型，主要是由機(jī)床硬件設(shè)備出現(xiàn)損壞而引起的，如各種電子元器件、電機(jī)系統(tǒng)、限位機(jī)構(gòu)、刀庫系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等機(jī)床硬件結(jié)構(gòu)。比較常見的硬故障主要有以下幾種。①主軸電機(jī)故障。數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)是機(jī)床的動(dòng)力來源，是支持機(jī)床進(jìn)行各種活動(dòng)，進(jìn)行切削加工的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床主軸電機(jī)的故障主要表現(xiàn)為發(fā)熱、振動(dòng)幅度大和噪聲大等。其中電機(jī)發(fā)熱的機(jī)械故障一般是因?yàn)殡姍C(jī)軸承出現(xiàn)了損壞情況，或者軸承間隙較大、軸承缺少潤滑脂、散熱系統(tǒng)故障。電機(jī)振動(dòng)幅度大則可能是因?yàn)楣潭萁z松動(dòng)或者電機(jī)軸承損壞。而電機(jī)出現(xiàn)噪聲則主要是因?yàn)殡姍C(jī)軸承問題所導(dǎo)致的。通過更換主軸電機(jī)的軸承、潤滑脂、清理散熱裝置等方法可以有效解決主軸電機(jī)的故障問題。②主軸箱故障。數(shù)控機(jī)床的主軸箱是機(jī)床的核心部件之一，對(duì)機(jī)床的加工精度和抗振性能有著直接的影響。主軸箱的故障主要為主軸發(fā)熱，出現(xiàn)噪聲，加工時(shí)尺寸精度不穩(wěn)定。造成主軸發(fā)熱的主要因素是由軸承損壞或缺少潤滑物質(zhì)，以及預(yù)緊力過緊而引起的。維修時(shí)需要首先確定發(fā)熱源，然后根據(jù)實(shí)際情況決定是否更換軸承或潤滑劑，或者調(diào)節(jié)預(yù)緊力。主軸的軸承問題和間隙問題則是導(dǎo)致機(jī)床加工過程不穩(wěn)定的主要原因，最好的解決方法便是及時(shí)更換新的主軸軸承，同時(shí)將間隙調(diào)整墊的厚度調(diào)到最佳。③滾珠絲杠故障。滾珠絲杠是機(jī)床傳動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)，一旦其軸向間隙過大，便會(huì)引起絲杠的故障，進(jìn)而影響到機(jī)床加工的精度。這就需要維修人員定期檢查滾珠絲杠的間隙大小，查看其是否松動(dòng)，通過預(yù)緊螺栓使絲杠間隙保持適當(dāng)?shù)拈g距，還要定期清洗絲杠表面。④導(dǎo)軌故障。導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床的主要作用是支撐和引導(dǎo)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件，使機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件能夠按照預(yù)定方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量出現(xiàn)明顯下降時(shí)，可初步判斷是導(dǎo)軌的故障問題。例如，機(jī)床的托板未能到達(dá)預(yù)定的位置，機(jī)床的運(yùn)行突然中斷，機(jī)床定位不準(zhǔn)確等。此時(shí)便需要調(diào)整導(dǎo)軌的預(yù)緊力，消除導(dǎo)軌的傳動(dòng)間隙，保證導(dǎo)軌之間的干凈、無贓物，可以及時(shí)清理贓物。此外，還要定期對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行潤滑。⑤旋轉(zhuǎn)刀庫故障。旋轉(zhuǎn)刀庫是數(shù)控機(jī)床存放刀具的重要結(jié)構(gòu)，進(jìn)行金屬切削時(shí)，使用的各種刀具都要從刀庫取用。旋轉(zhuǎn)刀庫一般分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。旋轉(zhuǎn)刀庫的故障主要是刀庫卡死，不轉(zhuǎn)動(dòng)問題，或者刀具轉(zhuǎn)動(dòng)不到位的問題。當(dāng)?shù)稁觳晦D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，修理機(jī)械師傅旋轉(zhuǎn)刀庫需要檢查刀庫的聯(lián)軸器是否出現(xiàn)脫落情況，而檢查液壓式刀庫，則需要確定液壓系統(tǒng)壓力是否保持穩(wěn)定，或者檢查換向閥與節(jié)流閥的靈敏度。當(dāng)?shù)毒邿o法準(zhǔn)確定位并轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，需要檢修電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和撥叉位置。⑥伺服電機(jī)故障。伺服電機(jī)主要用于數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)部分，可以精確控制機(jī)床執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的行進(jìn)速度和位置精度。伺服電機(jī)的故障多為彎曲負(fù)載引起的軸端和軸承出現(xiàn)不同程度的磨損。在修理伺服電機(jī)故障時(shí)，不宜直接使用錘子敲打電機(jī)軸端，否則容易破壞伺服電機(jī)另一端的編碼器。⑦液壓系統(tǒng)故障。液壓系統(tǒng)的故障主要發(fā)生于液壓泵，如油封過度磨損導(dǎo)致的漏油，液壓泵體過度磨損，液壓泵軸和電機(jī)軸之間存在的間隙較大等等。一旦發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障，要立即對(duì)損壞部位進(jìn)行修理或者直接更換，防止因液壓系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的壓力不穩(wěn)。同時(shí)，要選擇使用合適的液壓油，可以根據(jù)數(shù)控機(jī)床的工作條件和環(huán)境溫度來考慮液壓油的適用類型，并且要做好液壓油和過濾網(wǎng)的定期更換工作，保障液壓降溫系統(tǒng)的正常工作。⑧潤滑系統(tǒng)故障。數(shù)控機(jī)床進(jìn)行金屬切削加工必須使用潤滑油，否則難以保證加工精度，還會(huì)縮短機(jī)床的使用壽命，甚至還容易引起加工事故。所以，這就對(duì)數(shù)控機(jī)床的潤滑系統(tǒng)提出了較高的要求。在潤滑系統(tǒng)中，常見的故障主要有三種，一是潤滑系統(tǒng)使用的油泵失去作用，無法為機(jī)床供給潤滑油。此時(shí)便需要對(duì)油泵電機(jī)進(jìn)行檢查，對(duì)堵塞進(jìn)油口的污物進(jìn)行清理，加注的潤滑油也要保證清潔。二是油路供油不通暢，需要對(duì)油路進(jìn)行檢修。三是潤滑油的供給循環(huán)時(shí)間不穩(wěn)定，需要操作人員調(diào)整潤滑系統(tǒng)的供給循環(huán)時(shí)間。維修方法：調(diào)整給油循環(huán)時(shí)間，保證給油充足。⑨氣動(dòng)故障。數(shù)控機(jī)床的加工需要使用到氣動(dòng)設(shè)備，如換刀、刀具的夾緊、加工件固定等。所以，要保持分水濾氣器的干凈，否則引起機(jī)床氣動(dòng)部分的故障。此外，油霧器要保證液位處于正常水平，保持氣壓系統(tǒng)具有良好的密封性能，從而為機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)提供沖則足的氣壓。

2 數(shù)控機(jī)床在操作時(shí)的注意事項(xiàng)

數(shù)控機(jī)床是目前金屬切削加工所采用的主流設(shè)備，其具有較高的先進(jìn)程度和自動(dòng)化水平。但是，數(shù)控機(jī)床依舊不能逃脫機(jī)器的范疇。所以，使其保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，才能將數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性、先進(jìn)性完全發(fā)揮出來，從而提高金屬切削生產(chǎn)的工作效率，降低工人們的工作強(qiáng)度，防止各類安全事故的發(fā)生。為此，需要對(duì)機(jī)床操作人員進(jìn)行必要的操作培訓(xùn)，提高工人的安全操作意識(shí)，讓操作人員落實(shí)各項(xiàng)加工操作的注意事項(xiàng)。

（1）培養(yǎng)操作工人的安全操作意識(shí)。操作人員在使用數(shù)控機(jī)床的過程中，必須要求其形成良好的操作使用習(xí)慣，并嚴(yán)格遵循相應(yīng)的操作管理制度，按照正確的基礎(chǔ)操作順序進(jìn)行加工生產(chǎn)。第一，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)注意事項(xiàng)，操作人員要在正式操作前認(rèn)真地去閱讀，進(jìn)入崗位時(shí)必須將工作服裝穿戴齊全。尤其是女性工人，務(wù)必將工作帽戴好戴牢，防止頭發(fā)卷入機(jī)床。第二，機(jī)床正式開始工作前要進(jìn)行預(yù)熱，并檢查機(jī)床各個(gè)可動(dòng)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，檢查潤滑系統(tǒng)，查看切削液是否充足。第三，在加工過程中，要保證機(jī)床的防護(hù)門處于密閉狀態(tài)，操作人員不能隨意脫崗，嚴(yán)謹(jǐn)操作人員用手直接觸碰刀尖或切削碎屑。機(jī)床在加工時(shí)，操作人員不得觸碰任何正在運(yùn)轉(zhuǎn)的部件，但要仔細(xì)觀察機(jī)床的加工切削狀況，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況要立即停車。第四，需要更換加工刀具時(shí)，要先停車，并按下急停鍵，以確保機(jī)床不會(huì)突然啟動(dòng)。

作為一線加工人員，操作人員除必須掌握的數(shù)控機(jī)床操作能力外，還要具備良好的安全生產(chǎn)意識(shí)，保證機(jī)床操作的安全性。

（2）合理選擇切削三大項(xiàng)。數(shù)控機(jī)床只需要一次裝夾便可以自動(dòng)完成加工工序。如果刀具、夾具選擇出現(xiàn)失誤，會(huì)容易造成加工事故。因此，數(shù)控機(jī)床的加工必須保證加工刀具的正確使用，還要選擇合適的夾具與加工路線。在選擇刀具時(shí)，要根據(jù)零件的加工工藝來確定合適的刀具。不同的刀具對(duì)應(yīng)著不同的加工方式，只有正確使用刀具才能在保證加工質(zhì)量的同時(shí)，延長刀具的壽命。選擇夾具時(shí)，以毛坯材料的外形和加工要求為依據(jù)。如果選用不合適的夾具，反而會(huì)導(dǎo)致定位誤差的增加，不利于提高機(jī)床的切削加工精度。數(shù)控機(jī)床加工中常用的夾具有三爪卡盤和四爪卡盤。三爪卡盤的主要優(yōu)勢在于可以自動(dòng)定位材料的中心位置，便于操作人員確定加工坐標(biāo)系，但是三爪卡盤不宜裝夾不規(guī)則工件。而四爪卡盤的裝夾更為穩(wěn)固，但裝夾效率要低于三爪卡盤。加工路線的確定同樣要參考工件的成型特征。工件加工路線的選擇要遵循最短路徑的原則，但要兼顧加工精度和工件表面的粗糙度，盡可能的縮短刀具的空行程，以提高工件的加工效率。

（3）機(jī)床的日常維護(hù)保養(yǎng)。操作人員需要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行必要的日常維護(hù)保養(yǎng)，以保證機(jī)床始終處于良好的工作狀態(tài)。日常維護(hù)和保養(yǎng)的重點(diǎn)在于數(shù)控機(jī)床的各個(gè)主要系統(tǒng)，常用的電氣部件和機(jī)械部件。

3 結(jié)語

數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化加工功能極大地縮短了金屬切削加工的工作時(shí)間，同時(shí)還能提升加工精度。所以在注重效率的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床對(duì)提升加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是非常重要的。為了數(shù)控機(jī)床能夠長期而穩(wěn)定的發(fā)揮效用，操作人員必須充分了解數(shù)控機(jī)床的常見故障問題和相應(yīng)的維修知識(shí)，以便于獨(dú)立解決數(shù)控機(jī)床的一些小故障。同時(shí)，操作人員要認(rèn)真落實(shí)注意事項(xiàng)，杜絕人為操作失誤情況的發(fā)生。