普通機床和數(shù)控機床的故障維修策略
2023-10-25 來源：河南技師學(xué)院 作者：溫永濤
摘要：先進的工業(yè)制造離不開機床的發(fā)展，但是我國的機械行業(yè)大而不強，缺少維護和維修人員。文章介紹了普通車床和數(shù)控車床常見的機械故障和電氣故障，并分別探討了普通機床和數(shù)控機床的兩類故障的維修策略。希望能對機械操作及維修人員有幫助。
關(guān)鍵詞：雕刻機；絲杠螺母副；車床；主軸；發(fā)信盤
20世紀90年代以來我國數(shù)控機床產(chǎn)量 以年均18% 的速度迅速增長，從 2002 年開始，數(shù)控機床已成為我國機械制造業(yè)的主流裝備。工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(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)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
2000 年以來，我國機床行業(yè)每年以兩位數(shù)的速度增長，迎來了快速發(fā)展階段，機床行業(yè)的整體素質(zhì)提高很多。從 2002 年起，中國連續(xù) 7 年成為世界機床消費第一大國，但由于技術(shù)水平低下，維護和故障維修水平不高，我國機床行業(yè)“大而不強”。
1、普通機床和數(shù)控機床的故障類型
數(shù)控機床的故障分為機械故障和電氣故障兩大部分，具體如下。
1.1 機械故障
1.1.1 普通車床的機械故障
（1）車螺紋時絲杠正常旋轉(zhuǎn)進給箱無法正常移動。開合螺母掛到開的位置時，絲杠空運行溜板箱不移動，開合螺母掛到合的位置時絲杠帶動溜板箱移動，當?shù)?/span>具接觸到工件時溜板箱不能正常移動。溜板箱的移動
是靠上下兩個瓦塊抱死絲杠帶動溜板箱移動，當其中一個瓦塊脫落時絲杠帶動溜板箱運行，由于無法接觸到工件，溜板箱受力較小，絲杠還能帶動溜板箱移動，當車刀接觸到工件時，溜板箱受力較大，會停止移動，無法加正常加工零件。
（2）重切削時主軸轉(zhuǎn)速降低或自行停車。切削深度過大，主軸轉(zhuǎn)速降低嚴重時會停車，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)整過松或磨損，電動機傳動帶過松或磨損嚴重，傳動帶磨損嚴重后會出現(xiàn)斷裂。
1.1.2 數(shù)控車床的機械故障
有很多操作工沒有維護經(jīng)驗，特別是小作坊式加工。他們只要求機床能夠運行，沒有過多地關(guān)注維護設(shè)備，這是不正確的。機械設(shè)備跟人的身體一樣是有年限的，人的身體勞動強度大了，需要休息，設(shè)備在長時間使用后也需要停機維護。如果設(shè)備一直工作不維護，時間長了加工出來的產(chǎn)品就會不合格，還會導(dǎo)致設(shè)備的損壞。
（1）設(shè)備磨損故障。在數(shù)控機床維修中，有操作人員對設(shè)備維護不重視，導(dǎo)致設(shè)備正常磨損期變短，設(shè)備加工出來的產(chǎn)品不合格。特別是玉石雕刻機，加工出的產(chǎn)品誤差達 0.5 mm。如此大的加工誤差不是一天形成的，是由于機床長期得不到維護，誤差剛開始比較小，半年之后就達到 0.5 mm。
（2）機床主軸轉(zhuǎn)速與實際輸入代碼 S 值不一致。使用數(shù)控機床低擋運行時，低擋最高轉(zhuǎn)速是 650 r/min，可實際轉(zhuǎn)速卻達到 1 100 r/min。
（3）急停報警故障。機床超程后急停報警無法消除，按下超程按鈕不松開同時按下復(fù)位鍵，急停報警還是無法消除。
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，主要包括開關(guān)電源、接觸器、繼電器、保險等元器件。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，當控制線路接通時，主軸主電路上的接觸器線圈得電，繼而接觸器主觸點閉合，主軸電機得電啟動并帶動主軸旋轉(zhuǎn)。主軸不轉(zhuǎn)的原因，從控制電路來分析，主要是主軸啟動按鈕發(fā)生故障。主軸啟動按鈕是由塑料制作而成，而且按鈕開關(guān)有些地方的工藝是薄壁，所以時間長了按鈕開關(guān)容易老化，薄壁的地方容易斷裂。普通車床的按鈕開關(guān)使用比較頻繁，也縮短了按鈕開關(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、不能鎖緊報警、無法正常啟動報警等故障。以大連機床廠生產(chǎn)機床為例做簡要介紹，數(shù)控車床上的發(fā)信盤，當需要某個刀位時，相應(yīng)的發(fā)信盤就會有信號。發(fā)信盤和磁鋼的位置要對應(yīng)上，如果發(fā)信盤和磁鋼的位置不能完全對應(yīng)會出現(xiàn)兩種情況。第一種情況是刀架會不停旋轉(zhuǎn)找不到自己的位置，導(dǎo)致機床報警換刀超時；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。此外，顯示器也容易出現(xiàn)故障，如機床顯示器帶電的情況下不亮，甚至顯示器上的字看不清楚。此類故障會影響數(shù)控機床的正常運行，甚至導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮短。
2、普通機床故障的維修策略
機械設(shè)備的使用是有年限的，也就是說設(shè)備也是有使用壽命。在對設(shè)備維修時，可以看作為人診病，對設(shè)備進行望、聞、切。“望”就是對設(shè)備先進行觀察，主要觀察設(shè)備的型號、系統(tǒng)、面板等。“聞”就是聽設(shè)備的運行聲音，在維修的時候把“聞”放在最后一步，當詢問完操作人員后，能夠作出正確的判斷后再開機啟動聽設(shè)備有無異常聲音。“切”就是用手觸碰設(shè)備，去判斷設(shè)備有沒有發(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。車床使用較長時間后，各部件開始老化，線頭出現(xiàn)松動、破皮，會出現(xiàn)漏電情況。設(shè)備的漏電保護措施做得還是很到位的，當機床控制電路漏電時，機床保險會起作用。查找電路時首先要根據(jù)電路圖查找熔斷器，可以使用萬用表測量熔斷器的阻值是通的還是無窮大，來判斷熔斷器是否燒壞。在更換熔斷器后，主軸會恢復(fù)正常轉(zhuǎn)動，如果使用不長時間后，熔斷器又燒壞，就要檢查線路漏電點，完全解決故障 。
2.1 普通機床機械故障維修方法
（1）車螺紋時絲杠正常旋轉(zhuǎn)進給箱無法正常移動的維修方法。要打開溜板箱檢查瓦塊，如果有一個瓦塊脫落，會出現(xiàn)不加工零件時絲杠可以帶動溜板箱，當車刀開始加工時絲杠正常旋轉(zhuǎn)而溜板箱不移動。對此，需要調(diào)整摩擦離合器，修磨或更換摩擦片，適當調(diào)緊傳動帶或更換磨損嚴重的傳動帶。
（2）重切削時主軸轉(zhuǎn)速降低或自行停車的維修方法。應(yīng)檢查并調(diào)整電動機傳動帶的松緊度；再調(diào)整摩擦離合器的摩擦片間隙。如果還存在問題，則應(yīng)該檢查相關(guān)元件的磨損情況，如果磨損嚴重，就需要修理或更換相應(yīng)元件。
2.2 普通機床電氣故障維修方法
以大連機床集團有限責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，當搬動手柄時床鞍和小滑板移動。在床鞍移動時按下快速按鈕，這時床鞍快速移動以增加效率。快速按鈕設(shè)計的位置合理，但是手柄的設(shè)計有缺陷，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，漏電首先會燒毀熔斷器。熔斷器燒毀后主軸不能正常運轉(zhuǎn)，但是機床顯示燈顯示機床有電，此時應(yīng)該更換熔斷器把漏電點用膠帶絕緣，使機床恢復(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按鈕一樣，固定端時間長了會松動甚至斷裂。因此，急停按鈕也是機械設(shè)備后期容易出故障的一個重要部位，在使用急停按鈕時，要注意按鈕是否松動，如果出現(xiàn)松動要立即緊固。
3、數(shù)控機床故障的維修策略
3.1 數(shù)控機床機械故障維修方法
（1）設(shè)備磨損的維修方法。設(shè)備發(fā)生磨損后，需要使用潤滑油進行及時維護。如果磨損情況較為嚴重，則需要對磨損部位進行修理或直接更換相應(yīng)元件。
（2）機床主軸轉(zhuǎn)速與實際輸入代碼 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 軟鍵屏幕顯示檢測畫面并找到 X3.4 和 X3.5 位，查看輸入位的信號變化。當擋位掛到 75-830-2500 時，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，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 位同時為 0，在空擋位置，X3.4 與 X3.5 位同時為 1，就會出現(xiàn)代碼 S 值與實際轉(zhuǎn)速不一致，這時候就要重復(fù)掛高低擋位置，直到 PMC 監(jiān)測信號正確，主軸轉(zhuǎn)速代碼S 值和實際轉(zhuǎn)速一致。如果重復(fù)掛擋還不能解決問題，需要改變傳感器位置。
（3）急停報警故障的維修方法。數(shù)控機床的急停報警有按下急停按鈕報警和超程報警，只要按下急停按鈕或者機床工作臺超出設(shè)定的行程，機床就會停止運行。硬限位是限位開關(guān)，可以通過改變限位開關(guān)位置設(shè)置限位點，當機床硬限位起作用時，可以通過機床面板上的超程按鈕消除報警，按下超程按鈕鍵不松手然后同時按復(fù)位鍵，這時急停報警不顯示，把工作臺移開限位開關(guān)然后松開超程解除按鈕，機床報警完全消除。當硬限位開關(guān)內(nèi)部塞滿切屑，開關(guān)活動觸點被壓到后無法正常彈起，這時候機床急停無法正常消除，需要檢查限位開關(guān)清理開關(guān)內(nèi)部的切屑，觸點復(fù)位限位開關(guān)恢復(fù)正常使用，急停報警消除。
3.2 數(shù)控機床電機故障維修方法
3.2.1 四工位刀架故障維修
機床長時間使用會導(dǎo)致有些螺絲松動，特別是經(jīng)常運動的部分。刀架就是其中之一，當?shù)都芤恢毙D(zhuǎn)找不到刀位時，需要打開刀架上端蓋子，看下發(fā)信盤是否松動，可以用手觸碰圓形的發(fā)信盤。如果發(fā)信盤松動可以把上面的緊固螺母鎖緊，在鎖緊螺母時要把發(fā)信盤的位置稍作調(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，直到找到正確位置。
如果發(fā)信盤沒有松動，就要觀察發(fā)信盤是否燒壞。可以通過肉眼觀察發(fā)信盤是否有位置發(fā)黑，如果發(fā)信盤發(fā)黑說明發(fā)信盤已經(jīng)燒壞，這時發(fā)信盤就沒有維修價值，可以直接更換發(fā)信盤。此外，還可以觀察發(fā)信盤的接線端子，線是否松動或者線頭脫落，及時對接線處進行緊固 。
3.2.2 系統(tǒng)面板顯示器故障維修
多數(shù)機械設(shè)備都安裝有顯示器，顯示器可以顯示機械設(shè)備的工作坐標、運行程序等。那么給顯示器供電的電源是由開關(guān)電源提供的，開關(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。在使用機械設(shè)備時，顯示器顯示有電源但是亮度不夠或者完全不亮，這時候就需要檢查開關(guān)電源。用萬用表測量一下顯示器的輸入電壓是多少伏，如果低于 20 V 顯示器就會不顯示屏幕。可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)電源輸出電壓值，把電壓調(diào)高到大于或等于 20 V，顯示器就會恢復(fù)正常。開關(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干燥。如果測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
為了減少機床的故障率，“要預(yù)防為主、養(yǎng)修結(jié)合”是機床使用和檢修工作的正確方針。根據(jù)機械設(shè)備的故障特征曲線— “浴盆曲線”，對機床進行計劃的維護、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，對發(fā)生故障的設(shè)備及時采取正確的維修措施，避免設(shè)備“帶病”運行，為企業(yè)的生產(chǎn)保駕護航。
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