數控機床的維護與維修方法初探

王炳愷

（江蘇省鹽城技師學院，江蘇 鹽城 224000）

1 數控機床的維護保養

1.1 維護要求

數控機床是工業生產過程中，不可或缺的重要設備之一，為確保機床始終處于良好的工作狀態，要做好相關的維護保養工作。數控機床維護的基本要求如下：

1）完整性。數控機床是由諸多零部件組合而成的機電一體化設備，維護過程中，要求所有零部件齊全、完備，線路與管路完整，無破損的現象。

2）清潔性。數控機床從內部到外部要干凈、整潔，無油污、無銹蝕，各個滑動面、齒輪等應無明顯的碰傷痕跡，無油垢。所有部位要“四不漏”，即不漏油、不漏水、不漏氣、不漏電，加工中產生的垃圾要及時清理干凈。

3）靈活性。為確保數控機床關鍵部件的靈活性，要依據相關的潤滑標準，定時定量加油和換油，油質應當與規定要求相符，油線清潔、油標明亮、油路暢通[1]。

4）安全性。數控機床維護嚴格實行定人、定機制度，操作人員要熟悉機床的結構，并遵守規程操作與維護，正確、合理使用，精心保養，發現異常及時檢查，將故障消滅在萌芽當中，保證機床的運行安全性。所有防護裝置要齊全、可靠，控制系統穩定，接地良好，不存在事故隱患。

1.2 維護內容

1）對工作場地全面清理，按照日常檢查卡的規定要求，對數控機床的操作手柄、控制裝置進行檢查，看是否處于停機位置；檢查安全防護裝置，看是否完整牢靠；查看電源，看是否正常，做好相關的點檢記錄。

2）認真檢查潤滑裝置、液壓系統的油質和油量，嚴格按照潤滑圖表的規定要求加注油品，使油液始終保持清潔狀態，油路暢通，潤滑狀態良好，液壓穩定。

3）檢查數控機床的各個部位，確認正常后，方可空車啟動。先空車低速運行3 min～5 min，檢查各部位的運轉狀況，看是否正常，潤滑是否良好，確定無任何問題后，方可進入工作狀態[2]。使用中，不得超負荷或是超規范運行。

4）數控機床運轉過程中，要對各部位的運行情況加以注意，發現異常后，應當立即停機，查明原因，采取有效的方法和措施加以處理。要保護好數控機床的基準面、滑動面以及導軌，確保清潔，避免受到損傷。應經常對潤滑和液壓系統進行清理，使其保持潔凈狀態，降低故障問題的發生概率。

1.3 維護要點

1）數控機床要保持良好的潤滑狀態，對潤滑系統定期檢查和清洗，添加或更換潤滑油脂、油液，使機床的導軌、絲杠等部件能夠始終保持良好的潤滑狀態，從而最大限度減緩機械部件的磨損速度，延長數控機床的使用壽命，達到維護目標。

2）定期對數控機床的液壓和氣壓系統檢查維護，定期化驗液壓系統的油質，看是否需要更換，定期清洗或更換潤滑、液壓、氣壓系統的過濾器、過濾網[3]。氣壓系統要及時對分水濾氣器放水。

3）數控機床所處的工作環境一般都是車間，在生產加工的過程中，不可避免會產生金屬粉末、油霧、灰塵等，這些物質落于電氣柜上，容易引起元器件絕緣電阻下降，進而造成機床故障，嚴重時甚至會導致元器件或PCB（印制電路板）損壞。對于主軸控制系統安裝在強電柜的數控機床，若強電柜門關閉不嚴或是密封不良，則可能導致電氣元件損壞、主軸控制失靈等問題。因此除了定期開展相應的維護工作外，在平時，要盡可能減少電氣控制柜門的開啟次數。

4）對直流電動機的電刷和換向器進行定期檢查、清洗及更換，發現問題及時處理。清洗時，可以用無紡布蘸取酒精擦拭，去除表面的灰塵。如果表面過于粗糙，則可用砂紙打磨處理。適時對各坐標軸開展超程限位試驗，并定期檢查數控機床的電氣部件，包括插頭、插座、電纜、繼電器的觸電等，看接觸是否良好，檢查PCB，看表面是否潔凈，有無灰塵吸附[4]。伺服電源變壓器、電動機的絕緣電阻應當與規范要求相符。

5）要經常性檢查數控柜、電氣柜，看柜內負責冷卻降溫的風扇運轉是否正常，風道過濾網有無堵塞的現象，若是風扇不轉或是濾網堵塞，則應當及時采取相應的方法處理，以免溫度過高，導致數控機床的零部件受損。

6）對于部分長時間不用的數控機床，要加強維護，使其保持良好的性能，以滿足使用需要。經常為長期閑置的數控機床通電，每間隔7天左右通電一次，并在機床鎖住不動的情況下，讓系統空轉。通過通電能夠使電氣元件發熱，驅散潮氣，保持干燥，降低故障的發生概率，確保其性能穩定、可靠[5]。在濕度較大的地區，經常對數控機床通電，能夠使設備故障顯著減少。

7）常規的數控機床中，用于存儲參數的器件為CMOS，它相當于一個小型的存儲器，其中存儲的內容在數控機床斷電時，憑借內部的電池供電。當電池長時間使用后，電壓會不斷下降，當降至一定值后，便可能無法滿足供電需要，此時若是斷電，則會導致參數丟失。而重新設定數控機床的系統參數是非常煩瑣的工作，設置不當會影響機床的加工精度[6]。為避免這一問題的發生，要在機床維護中，定期對電池的電壓加以檢查，并在電壓降至限定值時，及時更換電池。通常情況下，即使電池中電量并未耗盡，在年度檢修時，也要進行更換，以此來確保數控系統的運行穩定性，避免數據丟失。

8）對于數控機床而言，系統允許的電網電壓在額定值的10%～15%之間，一旦超出，會導致數控系統的運行穩定性下降，嚴重時，將會造成電子器件損壞。所以，在數控機床維護時，要留意電網電壓的波動情況，在電網質量相對較差的地區，要配備數控機床專用的交流穩壓電源供電，這能夠使機床電氣系統的故障率顯著降低。

9）定期檢查數控機床的精度，當機床運行一段時間后，精度會發生一定程度的變化。所以要定期校正。常用的校正方法有以下兩種：一種是通過系統參數補償，如絲杠螺母反向間隙補償、螺距誤差補償、參考點校正等；另一種是通過調整和預緊的方法，消除機床機械部件的間隙，以此來恢復精度[7]。

10）當需要啟用長時間不用的數控機床時，機床的運動部件會因為油脂凝固、灰塵積聚、銹蝕等情況影響傳動性能，從而導致機床的精度下降，并且還可能造成油路系統堵塞。從電氣方面看，數控機床電氣控制系統的硬件，是由大量的電氣元件組合而成，這些元件的性能和使用壽命具有離散性的特點。從宏觀的角度看，可以分為三個階段，第一階段為磨合階段，即投入使用的一年以內，該階段的機床在產品保修期，出現無法解決的問題時，可以得到廠家免費的維護或維修[8]；第二階段為有效壽命階段，在該階段除了要正確、良好使用外，還要加強維護保養，降低機床的故障率，延長使用壽命；第三階段為衰老階段，進入該階段后，機床的電氣硬件故障逐步增多，此時要做好定期的維護和檢修，使機床保持良好的狀態。

2 數控機床典型故障的維修方法

數控機床在使用過程中，會發生一些故障，比較常見的有報警異常、主軸無法啟動、導板無潤滑以及刀架故障等。上述故障的維修處理方法如下。

2.1 報警異常的維修

在數控機床中，機電部件是較為重要的組成部分，若是數控系統出現無法重新返回參考點的情況，則會造成報警異常。導致該故障的主要原因是，運行中的數控機床在尋找參考點時，無法準確接收到減速信號。針對該故障問題，可以采取如下方法維修處理：

1）對X軸和Y軸認真檢查，看有無異常狀況，若是發現某個軸存在異常，則可采用手動的方式恢復。

2）檢查減速開關的信號，并觀察各部件是否處于關閉狀態。同時，還要檢查開關及部件的完好程度，看有無受損的跡象。排查后，按照具體的故障類型，采取針對性的措施排除故障，使數控機床恢復到正常狀態。

2.2 主軸無法正常轉動的維修

主軸是數控機床中較為重要的機械部件，當主軸無法正常轉動時，機床將不能運轉。該故障在機床運行過程中時有發生，故障現象為電源指示燈正常亮起，但電機卻無法啟動，引起該故障的原因有馬達失靈、變流器故障、輸入信號失準等[9]。針對該故障，可以采取如下方法維修處理：

1）檢查數控機床的電動機和逆變器信號，看是否存在故障，隨后判定主軸的轉動狀況，若為單向運行，可在維修過程中，將變頻器和電機去掉。如果主軸仍然無法正常轉動，則應檢查逆變器信號、轉換器信號及線路連接情況，確認全部正常后，觀察數控系統運行時指示燈的反應。

2）在檢查電器線圈驅動電路裝置時，要注意觀察指示燈的狀況，確認指示燈正常且全部線路都接觸正常后，主軸無法轉動的故障便會隨之消除。

2.3 導板無潤滑的維修

在數控機床中，導軌的潤滑程度與機床的運行狀態具有密切的關聯，若是導板無潤滑，則可能造成機床故障。針對導板無潤滑故障，可以采取如下方法維修處理：數控機床停機，拆卸后，查看機床的軌道、自動泵、進油管等部件；若是進油管無異常，則應當對油分離器進行拆卸，并檢查泵內的油量和通路的暢通情況，按照異常現象，選擇相應的方法處理，使潤滑恢復正常狀態。

2.4 刀架故障的維修

1）在數控機床中，刀架失效是常見故障之一，主要原因為更換刀架時，電動刀架無法停止轉動。該故障發生后，要先檢查機床上的報警裝置，并按照提示輸入相關說明，隨后重點檢查系統的串行通信端口，看是否存在輸出電壓，發現電壓時要及時清除。測試電壓的過程中，可以使用萬用表。如果該位置無故障問題，則可判斷為系統原因導致，此時需要對數控機床的主板進行檢查。此外，還有一種情況會造成刀架失效，即刀架油箱連接異常。當系統、連接全都正常時，要全面檢查磁盤電路板，看是否存在開焊的情況，發現開焊，應在故障排除中，用電烙鐵和焊錫，將磁盤電路板修復，使電路板恢復正常。若是故障仍未消除，則可按照換方向盤的方式檢查。排查中發現的問題，應當與機床生產廠家取得聯系，由專業的維修人員處理。

2）數控機床刀架失效故障維修過程中，常用的處理方法有兩種，一種是處理構造斷層，在處理數控機床刀架故障時，傳動部件的關系處理是重點環節。所以在檢查機床零部件時，必須嚴格依據相關規程的要求，調試機床零件，保證預緊參數達標。旋轉部件會產生一定的噪聲，起結構屏障作用，維修時要重點檢查油分離器和油球，確保無堵塞及損壞的現象。數控機床是一種構造比較特殊的機電一體化設備，這種特殊性主要體現在其內部僅有壓入軸承上[10]。基于此，要消除機床運行時的安全隱患，就必須保證管道內壁光滑，圓球飽滿、無缺損。另一種是處理運動故障，其成因為參數設定問題。對此，應當在第一時間更換掉受損的機械手夾緊銷，并將彈簧上的螺母擰緊。維修該故障時，要控制好螺母的最大壓力，不得高于額定參數。此外，刀架故障發生后，為準確確定故障部位，可以采取逐項檢查和檢測的方法，隨后使用萬用表，檢查電氣元件。

3 結論

綜上所述，數控機床的維護與維修是一項較為復雜且系統的工作，通過日常維護保養，能夠降低故障發生概率。當機床出現故障后，要明確故障原因，并采取有效的方法和措施，對故障進行維修，從而使機床快速恢復正常。