浅谈数控机床机械故障的诊断与维修

田亚丁（新乡职业技术学院,河南 新乡 453006）

浅谈数控机床机械故障的诊断与维修

田亚丁
（新乡职业技术学院,河南 新乡 453006）

本文通过数控机床机械结构的组成、要求、诊断方法、维修应用实例，浅谈数控机床机械故障的诊断与维修。

数控机床；机械故障；维修

数控机床从故障发生的部件分为机械故障和电气故障，从日常实践教学中遇到的数控机床故障来看，数控机床有很大一部分是由于机械部件失效，精度下降引起的，并且在故障维修过程中，一般都是先排除机械故障，然后再排除电气故障，因为机械故障比较直观，电气故障逻辑性太强不容易判断，先机械后电气的排障方法甚至有时还可以达到事半功倍的效果。因此,本文结合日常实践教学中遇到的数控机床机械故障为例子,浅谈数控机床机械故障的诊断与维修。

1 数控机床机械结构的组成与要求

数控机床机械结构的组成，有机床基础件、主传动系统、进给传动系统、实现工件回转、定位的装置和附件、实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置、特殊功能装置等组成。

数控机床在操作上，它不再需要操作者通过手柄进行调整和变速。故为了实现数控机床的自动化控制加工，其机械结构应满足以下要求：

（1）具有较高的静、动刚度和良好抗震性；

（2）具有较好的热稳定性；

（3）具有较高的运动精度和良好的低速稳定性；

（4）具有良好的操作、安全防护性能。

2 数控机床机械故障的诊断方法

数控机床机械故障，就是指机床本体因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。机械故障诊断，就是对机床本体进行监测和诊断的过程。

机械故障的诊断方法有很多，但归纳起来，有两种：一种是“实用诊断法”；一种是利用先进测试手段的“现代诊断法”。其中实用诊断法指的是一般数控机床维修人员使用一般检查工具、仪器，如一字、十字螺丝刀、尖嘴钳、万用表、百分表、水平仪、转速表等检测；利用感觉器官对机床进行问、看、听、触、嗅的诊断法 。

“问”就是询问数控机床操作者数控机床故障发生时的现象。因为数控机床操作者是最熟知机床性能的人，同时又是故障发生时的当事人和目击者，通过询问故障发生时的情况，对下一步分析故障起因与诊断是有利的。

“看”就是对数控机床故障涉及到的机械零部件进行全面的观察如看机械传动系统各零部件是否有损伤、变形、看当时工件加工情况、看机械传动系统的运转情况等，根据其看到的现象来判断故障可能存在的部位。

“听”就是通过数控机床运转的声响对故障进行诊断。机床在正常运行中发出的声音是均匀和有节奏的，并保持持续的稳定性，声音过大或杂乱如出现金属碰撞声，声音嘶鸣而短促如带的打滑声等异常响声，则表明数控机床内部存在变形、松动或缺少润滑等现象。

“触”是指用手指触摸机械部件，凭手指的感觉来判断机床是否出现故障如感觉机床表面温升、震动、爬行等情况。

“嗅”就是通过鼻子嗅那些油烟气、焦糊味来判断分析故障产生的部位和原因。使用实用诊断法能方便、快捷、实用的检测到故障部位，能监测劣化趋势，能选择出有疑难问题的故障再进行精密诊断。

精密诊断法是根据“实用诊断法“中选择出的疑难故障，由专业维修人员利用先进测试手段进行精确地定量检测与分析，根据故障位置、原因和数据，确定应采取的最合适的修理方法和时间的诊断法。一般情况都采用实用诊断法来了解机床的现时状态，只有对那些在实用诊断中提出疑难问题的机床才进行精密诊断。

3 机床机械部分故障维修的应用实例

（1）一台配有FANUC 0i MC系统的加工中心运行时，工作台 X轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警。

经询问学生故障发生时的过程，学生说：“前几天，加工工件时就感觉工作台X 轴方向位移过程有些问题，但我们看不出来。今天，机床工作台X 轴方向位移过程中有了明显机械抖动。”于是，我就观看数控机床CRT 显示出来的X轴位移坐标数值是均匀的，这就排除了系统设置的参数和硬件控制电路对故障的影响。下面就得判断系统至伺服控制单元至伺服电动机至X 轴进给传动链即滚珠丝杆副的连接哪个环节出现了故障。采用交换法修改系统参数将X轴、Y轴的伺服控制单元进行交换，发现故障并没有转移，故故障部位可以肯定在伺服控制单元至X轴伺服电动机至进给传动链一侧。我继续进行交换X轴、Y轴的伺服电动机，发现故障并没有转移，故故障部位肯定在X轴进给传动链一侧。脱开弹性联轴器，用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查。通过手感检查，感觉到滚珠丝杆在全行程范围均有抖动现象。拆下滚珠丝杠检查，发现支承滚珠丝杆的轴承损坏。换上同型号规格的新轴承后，故障排除。

（2）一台配有HNC-21TF系统的数控车床，LD4系列电动刀架换刀时刀架不能正常到位。

经询问学生故障发生时的过程，学生说：“昨天实习时，由于操作不当，刀架与尾座发生了碰撞，今天使用时就成这样了。”通过观看，刀架正转、四个换刀点的PMC输入状态正常、用手触摸刀架上刀体感觉到刀架有反转过程，可以断定是刀架机械部分出现了问题。关闭机床总电源，拆下刀架上方的铝盖，拆下发询盘上的霍尔元件连接线、小螺母，取出发信盘；拆下大螺母、止退圈，取出键、轴承；取出离合盘，发现离合盘与螺杆联接的两条圆柱销断裂。更换同样规格的圆柱销后，故障排除。

总之，在数控机床的故障维修中，数控机床故障的维修工作不是一个简单孤立的过程，它不但需要维修人员具有丰富的实践经验，更需要有过硬的业务素质及技术能力。应根据故障发生的经过正确实用故障诊断方法进行及时维修。

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