浅谈数控机床机械故障及防范

摘要：本文探讨了数控机床的常见故障和防范措施，并对如何合理地使用数控机床，以减少其机械故障，提出了几点看法，供大家参考。

关键词：数控机床故障 防范措施

中图分类号：TF325.4文献标识码：A

1前言

数控机床是一个典型的集机械、电子、液压、光学、测量技术于一体的技术密集型自动加工设备。随着大量数控设备的引进与普及，对设备的维护和维修提出了相当高的要求。数控机床维修的关键是对故障的精确诊断，即故障源的查找和故障的定位。

2常见机械故障

2.1 主轴部件故障

由于使用调速电机，数控机床主轴箱结构比较简单，容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。为保证在工作中或停电时刀夹不会白行松脱，刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧，并配行程开关发出夹紧或放松信号。若刀具夹紧后不能松开，则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置或调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量。此外，主轴发热和主轴箱噪声问题，也不容忽视，此时主要考虑清洗主轴箱，调整油量，保证主轴箱清洁度和更换主轴轴承，修理或更换主轴箱齿轮等。

2.2 进给传动链故障

在数控机床进给传动系统中，普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。所以进给传动链有故障，主要反映是运动质量下降。如：机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大(撞车后)等。

对于此类故障可以通过以下措施预防：(1)提高传动精度。调节各运动副预紧力，调整松动环节，消除传动间隙，缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮，也可提高传动精度。(2)提高传动刚度。调节丝杠螺母副、支承部件的预紧力及合理选择丝杠本身尺寸，是提高传动刚度的有效措施。刚度不足还会导致工作台或拖板产生爬行和振动以及造成反向死区，影响传动准确性。

(3)提高运动精度。在满足部件强度和刚度的前提下，尽可能减小运动部件的质量，减小旋转零件的直径和质量，以减小运动部件的惯性，提高运动精度。(4)导轨。滚动导轨对赃物比较敏感，

必须要有良好的防护装置，而且滚动导轨的预紧力选择要恰当，过大会使牵引力显著增加。静压导轨应有一套过滤效果良好的供油系统。

2.3 自动换刀装置故障

自动换刀装置故障主要表现在：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手运动误差较大等。故障严重时会造成换刀动作卡住，机床被迫停止工作。

（1）刀库运动故障

若连接电机轴与蜗杆轴的联轴器松动或机械联接过紧等机械原因，会造成刀库不能转动，此时必须紧固联轴器上的螺钉。

若刀库转动不到位，则属于电机转动故障或传动误差造成。若现刀套不能夹紧刀具，则需调整刀套上的调节螺钉，压紧弹簧，顶紧卡紧销。当出现刀套上／下不到位时，应检查拨又位置或限位开关的安装与调整情况。

（2）换刀机械手故障

若刀具夹不紧、掉刀，则调整卡紧爪弹簧，使其压力增大，或更换机械手卡紧销。若刀具夹紧后松不开，应调整松锁弹簧后的螺母，使最大载荷不超过额定值。若刀具交换时掉刀，则属于换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移造成，应重新操作主轴箱，使其回到换刀位置，重新设定换刀点。

2.4 各轴运动位置行程开关压合故障

在数控机床上，为保证自动化丁作的可靠性，采用了大量检测运动位置的行程开关。机床经过长期运行，运动部件的运动特性发生变化，行程开关压合装置的可靠性及行程开关本身品质特性的改变，对整机性能产生较大影响。一般要适时检查和更换行程开关，可消除因此类开关不良对机床的影响。

2.5 配套辅助装置故障

液压系统。液压泵应采用变量泵，以减少液压系统的发热。油箱内安装的过滤器，应定期用汽油或超声波振动清洗。常见故障主要是泵体磨损、裂纹和机械损伤，此时一般必须大修或更换零件。

气压系统。用于刀具或工件夹紧、安全防护门开关以及主轴锥孔吹屑的气压系统中，分水滤气器应定时放水，定期清洗，以保证气动元件中运动零件的灵敏性。阀心动作失灵、空气泄漏、气动元件损伤及动作失灵等故障均由不良造成，故油雾器应定期清洗。此外，还应经常检查气动系统的密封性。

系统。包括对机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠、主轴箱等的。泵内的过滤器需定期清洗、更换，一般每年应更换一次。

冷却系统。它对刀具和工件起冷却和冲屑作用。冷却液喷嘴应定期清洗。

排屑装置。排屑装置是具有独立功能的附件，主要保证自动切削加工顺利进行和减少数控机床的发热。因此排屑装置应能及时自动排屑，其安装位置一般应尽可能靠近刀具切削区域。

3 合理地使用数控机床

3.1 数控机床的工作场地选择

(1)避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮湿或粉尘过多的场所．尽量在空调环境中使用，保持室温20℃左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温度差异大，对于精度高、价格贵的数控机床，应置于有空调的房间中使用。(2)要避免有腐蚀气体的场所。因腐蚀气体易使电子元件变质，或造成接触不良，或造成元件短路，影响机床的正常运行。(3)要远离振动大的设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采用防振措施(如防振沟等)。(4)要远离强电磁干扰源，使机床工作稳定。

3．2 数控机床的电源

数控系统对电源要求较严，一般要求工作电压为220V 10％。针对我国供电工况，对于有条件的企业，可为数控机床采取专线供电或增设稳压装置 以减少供电品质差的影响，为数控系统的正常运行提供有力保证。

3．3 数控机床配置合适的自动编程系统

手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件程序，简单易行。当工件比较复杂时f如凸轮或多维空间曲面等)，手工编程周期长(数天或数周)、精度差、易出错。因此，快速、准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要环节：为此．有条件的用户最好配置必要的自动编程系统，提高编程效率。

3．4 数控机床配置必要的附件和刀具

为了充分发挥数控机床的加工能力，必须配备必要的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床，因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价．因此 有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其它附件。

3．5 加工前的准备

加工前要审查工件的数控加工工艺性，应重视生产技术准备工作(包括工件数控加工工艺分析、加工程序编制、工装与刀具配置、原材料准备及试切加工等以缩短生产准备时间，充分提高数控机床的使用效率。

合理安排适合在数控机床加工的各种工件，安排好数控机床加工运转所需的节拍。

2．6 为维修保养做好准备

建立一支高水平的维修队伍，保存好设备的完整资料、手册、线路图、维修说明书(包括CNC操作说明书)，以及接口、调整与诊断、驱动说明书、PLC说明书(包括PLC用户程序单)、元器件表格等，必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机。最好有小型编程系统或编程器，用以支持设备调试。

结束语

数控机床是采用计算机控制，机电一体化的自动化加工设备，数控机床的使用是一项技术应用工程。正确预防和有效维修是提高数控机床使用效率的基本保证。对于常见的机械故障，虽然出现的机会不多，但绝不容忽视。应综合分析和判断故障根源，尽可能缩短故障停机时间，以利于数控机床性能的高效发挥。

参考文献

[1] 1 樊留群，姜迪刚，智能化数控系统智能表示及实现方法的研究，中国机械工程，2000第11期

[2]蒋国生，数控机床机械故障诊断，机床与液压，2006年第2期

[3]姜义，曲海波，数控机床常见故障诊断及排除方法，机床电器，2006年第1期