普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的故障維修策略
2023-10-25 來(lái)源：河南技師學(xué)院 作者：溫永濤
摘要：先進(jìn)的工業(yè)制造離不開(kāi)機(jī)床的發(fā)展，但是我國(guó)的機(jī)械行業(yè)大而不強(qiáng)，缺少維護(hù)和維修人員。文章介紹了普通車床和數(shù)控車床常見(jiàn)的機(jī)械故障和電氣故障，并分別探討了普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的兩類故障的維修策略。希望能對(duì)機(jī)械操作及維修人員有幫助。
關(guān)鍵詞：雕刻機(jī)；絲杠螺母副；車床；主軸；發(fā)信盤(pán)
20世紀(jì)90年代以來(lái)我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量 以年均18% 的速度迅速增長(zhǎng)，從 2002 年開(kāi)始，數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的主流裝備。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。
2000 年以來(lái)，我國(guó)機(jī)床行業(yè)每年以兩位數(shù)的速度增長(zhǎng)，迎來(lái)了快速發(fā)展階段，機(jī)床行業(yè)的整體素質(zhì)提高很多。從 2002 年起，中國(guó)連續(xù) 7 年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)，但由于技術(shù)水平低下，維護(hù)和故障維修水平不高，我國(guó)機(jī)床行業(yè)“大而不強(qiáng)”。
1、普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的故障類型
數(shù)控機(jī)床的故障分為機(jī)械故障和電氣故障兩大部分，具體如下。
1.1 機(jī)械故障
1.1.1 普通車床的機(jī)械故障
（1）車螺紋時(shí)絲杠正常旋轉(zhuǎn)進(jìn)給箱無(wú)法正常移動(dòng)。開(kāi)合螺母掛到開(kāi)的位置時(shí)，絲杠空運(yùn)行溜板箱不移動(dòng)，開(kāi)合螺母掛到合的位置時(shí)絲杠帶動(dòng)溜板箱移動(dòng)，當(dāng)?shù)?/span>具接觸到工件時(shí)溜板箱不能正常移動(dòng)。溜板箱的移動(dòng)
是靠上下兩個(gè)瓦塊抱死絲杠帶動(dòng)溜板箱移動(dòng)，當(dāng)其中一個(gè)瓦塊脫落時(shí)絲杠帶動(dòng)溜板箱運(yùn)行，由于無(wú)法接觸到工件，溜板箱受力較小，絲杠還能帶動(dòng)溜板箱移動(dòng)，當(dāng)車刀接觸到工件時(shí)，溜板箱受力較大，會(huì)停止移動(dòng)，無(wú)法加正常加工零件。
（2）重切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)速降低或自行停車。切削深度過(guò)大，主軸轉(zhuǎn)速降低嚴(yán)重時(shí)會(huì)停車，主軸箱還伴有少許黑煙冒出，主要原因是主軸箱摩擦離合器調(diào)整過(guò)松或磨損，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)帶過(guò)松或磨損嚴(yán)重，傳動(dòng)帶磨損嚴(yán)重后會(huì)出現(xiàn)斷裂。
1.1.2 數(shù)控車床的機(jī)械故障
有很多操作工沒(méi)有維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，特別是小作坊式加工。他們只要求機(jī)床能夠運(yùn)行，沒(méi)有過(guò)多地關(guān)注維護(hù)設(shè)備，這是不正確的。機(jī)械設(shè)備跟人的身體一樣是有年限的，人的身體勞動(dòng)強(qiáng)度大了，需要休息，設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用后也需要停機(jī)維護(hù)。如果設(shè)備一直工作不維護(hù)，時(shí)間長(zhǎng)了加工出來(lái)的產(chǎn)品就會(huì)不合格，還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞。
（1）設(shè)備磨損故障。在數(shù)控機(jī)床維修中，有操作人員對(duì)設(shè)備維護(hù)不重視，導(dǎo)致設(shè)備正常磨損期變短，設(shè)備加工出來(lái)的產(chǎn)品不合格。特別是玉石雕刻機(jī)，加工出的產(chǎn)品誤差達(dá) 0.5 mm。如此大的加工誤差不是一天形成的，是由于機(jī)床長(zhǎng)期得不到維護(hù)，誤差剛開(kāi)始比較小，半年之后就達(dá)到 0.5 mm。
（2）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速與實(shí)際輸入代碼 S 值不一致。使用數(shù)控機(jī)床低擋運(yùn)行時(shí)，低擋最高轉(zhuǎn)速是 650 r/min，可實(shí)際轉(zhuǎn)速卻達(dá)到 1 100 r/min。
（3）急停報(bào)警故障。機(jī)床超程后急停報(bào)警無(wú)法消除，按下超程按鈕不松開(kāi)同時(shí)按下復(fù)位鍵，急停報(bào)警還是無(wú)法消除。
1.2 電氣故障
1.2.1 普通車床的電氣故障
普通車床電氣柜里面的元件比較少，主要包括開(kāi)關(guān)電源、接觸器、繼電器、保險(xiǎn)等元器件。普通車床 的電路分為主電路和控制電路兩部分。
主軸旋轉(zhuǎn)的控制電路容易產(chǎn)生電氣故障，導(dǎo)致主軸不轉(zhuǎn)。主軸的控制線路主要是控制主電路的接觸器，當(dāng)控制線路接通時(shí)，主軸主電路上的接觸器線圈得電，繼而接觸器主觸點(diǎn)閉合，主軸電機(jī)得電啟動(dòng)并帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。主軸不轉(zhuǎn)的原因，從控制電路來(lái)分析，主要是主軸啟動(dòng)按鈕發(fā)生故障。主軸啟動(dòng)按鈕是由塑料制作而成，而且按鈕開(kāi)關(guān)有些地方的工藝是薄壁，所以時(shí)間長(zhǎng)了按鈕開(kāi)關(guān)容易老化，薄壁的地方容易斷裂。普通車床的按鈕開(kāi)關(guān)使用比較頻繁，也縮短了按鈕開(kāi)關(guān)的使用壽命 。
1.2.2 數(shù)控車床的電氣故障
數(shù)控車床最容易出現(xiàn)電氣故障的部位是四工位刀架，出現(xiàn)如刀架找不到刀位、不能鎖緊報(bào)警、無(wú)法正常啟動(dòng)報(bào)警等故障。以大連機(jī)床廠生產(chǎn)機(jī)床為例做簡(jiǎn)要介紹，數(shù)控車床上的發(fā)信盤(pán)，當(dāng)需要某個(gè)刀位時(shí)，相應(yīng)的發(fā)信盤(pán)就會(huì)有信號(hào)。發(fā)信盤(pán)和磁鋼的位置要對(duì)應(yīng)上，如果發(fā)信盤(pán)和磁鋼的位置不能完全對(duì)應(yīng)會(huì)出現(xiàn)兩種情況。第一種情況是刀架會(huì)不停旋轉(zhuǎn)找不到自己的位置，導(dǎo)致機(jī)床報(bào)警換刀超時(shí)；第二種情況是刀架可以正常正轉(zhuǎn)，旋刀反轉(zhuǎn)鎖緊，但是刀架位置不對(duì)。此外，顯示器也容易出現(xiàn)故障，如機(jī)床顯示器帶電的情況下不亮，甚至顯示器上的字看不清楚。此類故障會(huì)影響數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮短。
2、普通機(jī)床故障的維修策略
機(jī)械設(shè)備的使用是有年限的，也就是說(shuō)設(shè)備也是有使用壽命。在對(duì)設(shè)備維修時(shí)，可以看作為人診病，對(duì)設(shè)備進(jìn)行望、聞、切。“望”就是對(duì)設(shè)備先進(jìn)行觀察，主要觀察設(shè)備的型號(hào)、系統(tǒng)、面板等。“聞”就是聽(tīng)設(shè)備的運(yùn)行聲音，在維修的時(shí)候把“聞”放在最后一步，當(dāng)詢問(wèn)完操作人員后，能夠作出正確的判斷后再開(kāi)機(jī)啟動(dòng)聽(tīng)設(shè)備有無(wú)異常聲音。“切”就是用手觸碰設(shè)備，去判斷設(shè)備有沒(méi)有發(fā)熱等情況。
設(shè)備的維修方法多種多樣，要根據(jù)具體情況具體分析。車床使用較長(zhǎng)時(shí)間后，各部件開(kāi)始老化，線頭出現(xiàn)松動(dòng)、破皮，會(huì)出現(xiàn)漏電情況。設(shè)備的漏電保護(hù)措施做得還是很到位的，當(dāng)機(jī)床控制電路漏電時(shí)，機(jī)床保險(xiǎn)會(huì)起作用。查找電路時(shí)首先要根據(jù)電路圖查找熔斷器，可以使用萬(wàn)用表測(cè)量熔斷器的阻值是通的還是無(wú)窮大，來(lái)判斷熔斷器是否燒壞。在更換熔斷器后，主軸會(huì)恢復(fù)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，如果使用不長(zhǎng)時(shí)間后，熔斷器又燒壞，就要檢查線路漏電點(diǎn)，完全解決故障 。
2.1 普通機(jī)床機(jī)械故障維修方法
（1）車螺紋時(shí)絲杠正常旋轉(zhuǎn)進(jìn)給箱無(wú)法正常移動(dòng)的維修方法。要打開(kāi)溜板箱檢查瓦塊，如果有一個(gè)瓦塊脫落，會(huì)出現(xiàn)不加工零件時(shí)絲杠可以帶動(dòng)溜板箱，當(dāng)車刀開(kāi)始加工時(shí)絲杠正常旋轉(zhuǎn)而溜板箱不移動(dòng)。對(duì)此，需要調(diào)整摩擦離合器，修磨或更換摩擦片，適當(dāng)調(diào)緊傳動(dòng)帶或更換磨損嚴(yán)重的傳動(dòng)帶。
（2）重切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)速降低或自行停車的維修方法。應(yīng)檢查并調(diào)整電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)帶的松緊度；再調(diào)整摩擦離合器的摩擦片間隙。如果還存在問(wèn)題，則應(yīng)該檢查相關(guān)元件的磨損情況，如果磨損嚴(yán)重，就需要修理或更換相應(yīng)元件。
2.2 普通機(jī)床電氣故障維修方法
以大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司的普通車床為例，介紹電氣故障的維修方法。
（1）車床的快速按鈕故障的維修方法。車床的快速按鈕在操作手柄端部，當(dāng)搬動(dòng)手柄時(shí)床鞍和小滑板移動(dòng)。在床鞍移動(dòng)時(shí)按下快速按鈕，這時(shí)床鞍快速移動(dòng)以增加效率。快速按鈕設(shè)計(jì)的位置合理，但是手柄的設(shè)計(jì)有缺陷，手柄里面的接線頭容易脫落或者里面的電線容易破皮，從而導(dǎo)致漏電，漏電首先會(huì)燒毀熔斷器。熔斷器燒毀后主軸不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是機(jī)床顯示燈顯示機(jī)床有電，此時(shí)應(yīng)該更換熔斷器把漏電點(diǎn)用膠帶絕緣，使機(jī)床恢復(fù)正常 。
（2）急停按鈕故障的維修方法。急停按鈕在車床上的固定和啟動(dòng)按鈕一樣，固定端時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)松動(dòng)甚至斷裂。因此，急停按鈕也是機(jī)械設(shè)備后期容易出故障的一個(gè)重要部位，在使用急停按鈕時(shí)，要注意按鈕是否松動(dòng)，如果出現(xiàn)松動(dòng)要立即緊固。
3、數(shù)控機(jī)床故障的維修策略
3.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障維修方法
（1）設(shè)備磨損的維修方法。設(shè)備發(fā)生磨損后，需要使用潤(rùn)滑油進(jìn)行及時(shí)維護(hù)。如果磨損情況較為嚴(yán)重，則需要對(duì)磨損部位進(jìn)行修理或直接更換相應(yīng)元件。
（2）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速與實(shí)際輸入代碼 S 值不一致的維修方法。需要檢查高低速擋桿是否掛到位置，查看PMC 信號(hào)顯示狀態(tài)可以直接觀察擋桿是否到位。步驟如下：首先，按下系統(tǒng)按鈕打開(kāi)系統(tǒng)參數(shù)，按下軟鍵 PMC 找到 PMCDGN 軟鍵，按下 PMCDGN 軟鍵找到STATUS 軟鍵，按下 STATUS 軟鍵屏幕顯示檢測(cè)畫(huà)面并找到 X3.4 和 X3.5 位，查看輸入位的信號(hào)變化。當(dāng)擋位掛到 75-830-2500 時(shí)，X3.4 位的狀態(tài)顯示 1，X3.5位的狀態(tài)顯示 0；擋位掛到 20-216-650 時(shí)，X3.4 位狀態(tài)顯示 0，X3.5 位狀態(tài)顯示 1。如果 X3.4 與 X3.5 位同時(shí)為 0，在空擋位置，X3.4 與 X3.5 位同時(shí)為 1，就會(huì)出現(xiàn)代碼 S 值與實(shí)際轉(zhuǎn)速不一致，這時(shí)候就要重復(fù)掛高低擋位置，直到 PMC 監(jiān)測(cè)信號(hào)正確，主軸轉(zhuǎn)速代碼S 值和實(shí)際轉(zhuǎn)速一致。如果重復(fù)掛擋還不能解決問(wèn)題，需要改變傳感器位置。
（3）急停報(bào)警故障的維修方法。數(shù)控機(jī)床的急停報(bào)警有按下急停按鈕報(bào)警和超程報(bào)警，只要按下急停按鈕或者機(jī)床工作臺(tái)超出設(shè)定的行程，機(jī)床就會(huì)停止運(yùn)行。硬限位是限位開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)改變限位開(kāi)關(guān)位置設(shè)置限位點(diǎn)，當(dāng)機(jī)床硬限位起作用時(shí)，可以通過(guò)機(jī)床面板上的超程按鈕消除報(bào)警，按下超程按鈕鍵不松手然后同時(shí)按復(fù)位鍵，這時(shí)急停報(bào)警不顯示，把工作臺(tái)移開(kāi)限位開(kāi)關(guān)然后松開(kāi)超程解除按鈕，機(jī)床報(bào)警完全消除。當(dāng)硬限位開(kāi)關(guān)內(nèi)部塞滿切屑，開(kāi)關(guān)活動(dòng)觸點(diǎn)被壓到后無(wú)法正常彈起，這時(shí)候機(jī)床急停無(wú)法正常消除，需要檢查限位開(kāi)關(guān)清理開(kāi)關(guān)內(nèi)部的切屑，觸點(diǎn)復(fù)位限位開(kāi)關(guān)恢復(fù)正常使用，急停報(bào)警消除。
3.2 數(shù)控機(jī)床電機(jī)故障維修方法
3.2.1 四工位刀架故障維修
機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致有些螺絲松動(dòng)，特別是經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的部分。刀架就是其中之一，當(dāng)?shù)都芤恢毙D(zhuǎn)找不到刀位時(shí)，需要打開(kāi)刀架上端蓋子，看下發(fā)信盤(pán)是否松動(dòng)，可以用手觸碰圓形的發(fā)信盤(pán)。如果發(fā)信盤(pán)松動(dòng)可以把上面的緊固螺母鎖緊，在鎖緊螺母時(shí)要把發(fā)信盤(pán)的位置稍作調(diào)整，然后在 MDI 模式下?lián)Q刀看是否正常，如果不正常就要向相反位置旋轉(zhuǎn)發(fā)信盤(pán)，直到找到正確位置。
如果發(fā)信盤(pán)沒(méi)有松動(dòng)，就要觀察發(fā)信盤(pán)是否燒壞。可以通過(guò)肉眼觀察發(fā)信盤(pán)是否有位置發(fā)黑，如果發(fā)信盤(pán)發(fā)黑說(shuō)明發(fā)信盤(pán)已經(jīng)燒壞，這時(shí)發(fā)信盤(pán)就沒(méi)有維修價(jià)值，可以直接更換發(fā)信盤(pán)。此外，還可以觀察發(fā)信盤(pán)的接線端子，線是否松動(dòng)或者線頭脫落，及時(shí)對(duì)接線處進(jìn)行緊固 。
3.2.2 系統(tǒng)面板顯示器故障維修
多數(shù)機(jī)械設(shè)備都安裝有顯示器，顯示器可以顯示機(jī)械設(shè)備的工作坐標(biāo)、運(yùn)行程序等。那么給顯示器供電的電源是由開(kāi)關(guān)電源提供的，開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓是 220 V 交流電壓，輸出的電壓可以是 110 V 交流電壓或者 24 V 直流電壓，顯示器的電源電壓是 24 V 電壓。在使用機(jī)械設(shè)備時(shí)，顯示器顯示有電源但是亮度不夠或者完全不亮，這時(shí)候就需要檢查開(kāi)關(guān)電源。用萬(wàn)用表測(cè)量一下顯示器的輸入電壓是多少伏，如果低于 20 V 顯示器就會(huì)不顯示屏幕。可以通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓值，把電壓調(diào)高到大于或等于 20 V，顯示器就會(huì)恢復(fù)正常。開(kāi)關(guān)電源電壓變低，一般是由空氣潮濕造成，所以要保持電氣柜的通風(fēng)干燥。如果測(cè)量顯示器輸入電壓大于或等于 20 V 就需要查找其他原因。
4、結(jié)束語(yǔ)
為了減少機(jī)床的故障率，“要預(yù)防為主、養(yǎng)修結(jié)合”是機(jī)床使用和檢修工作的正確方針。根據(jù)機(jī)械設(shè)備的故障特征曲線— “浴盆曲線”，對(duì)機(jī)床進(jìn)行計(jì)劃的維護(hù)、檢查與修理，預(yù)防急劇磨損的出現(xiàn)，是一種正確的修理制度。此外，技術(shù)維修人員應(yīng)該明確普通車床和數(shù)控車床故障特征和維修策略，對(duì)發(fā)生故障的設(shè)備及時(shí)采取正確的維修措施，避免設(shè)備“帶病”運(yùn)行，為企業(yè)的生產(chǎn)保駕護(hù)航。
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