你对数控机床维修知识了解多少?

数控机床由输入输出设备、数控装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器、PLC及电气控制装置、辅助装置、测量机床本体、测量装置组成。那么数控机床的维护包括以下几点:设备管理、设备维护、故障维护。

数控机床常见故障诊断的内容:

1. 软件机床数控系统软件故障分析
2. 机床本体电气故障分析
3. 数控机床控制系统硬件故障分析
4. PLC控制故障分析
5. 监测系统及反馈环节失效分析
6. 伺服驱动系统故障分析
7. 主轴控制系统失效分析

数控机床常见故障及排除方法

随着当今控制理论和自动化技术的飞速发展，特别是微电子技术和计算机技术的飞速发展，数控技术也在迅速同步发展。数控系统结构形式多样、复杂，智能化程度高。机床的诊断和故障排除需要专业的技能和知识。

1. 数控机床常见故障分类
   • 决定性的失败

     确定性故障是指控制系统主机的硬件损坏或只要满足一定条件，数控机床不可避免地会发生故障。这类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它有一定的规律，也给维修带来了方便。确定性错误是不可恢复的。一旦发生故障，如果不进行修复，机床将不会自动恢复正常。但只要找到故障的根本原因，维修完成后，机床即可立即恢复正常。正确使用和精心维护是防止或避免故障发生的重要措施。

   • 随机故障

     随机故障是指指数控制机床在运行过程中发生的偶然故障。这类断层的成因比较微妙，很难找出其规律性。因此，它们通常被称为“软断层”。随机故障的原因分析和故障诊断都比较困难。一般来说，故障的发生往往与元器件的安装质量、参数的设置、元器件的质量、软件设计的不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。随机故障具有可恢复性和故障性。发生故障后，机床可以通过重启等措施正常恢复正常，但在运行过程中也可能发生同样的故障。

     加强对数控系统的维护和检查，保证电箱密封、安装连接可靠、接地正确、屏蔽等是减少和避免此类故障发生的重要措施。

2. 数控机床常见故障
   • 主轴部件故障

     由于采用了调速电机，数控机床主轴箱的结构比较简单，容易出现故障的部件是自动夹刀机构和主轴内部的自动调速装置。为保证刀柄在工作或断电时不松动，自动夹刀机构采用弹簧夹紧，并设有行程开关发出夹紧或松开信号。若夹紧后刀具无法松开，可考虑调整松刀液压缸和行程开关装置的压力，或调整盘式弹簧上的螺母，以减少弹簧的压缩量。此外，主轴发热和主轴箱噪声问题也不容忽视。此时，主要考虑的是清洗主轴箱，调整润滑油的量，保证主轴箱的清洁度，更换主轴轴承，修理，或更换主轴齿轮等。

   • 进给传动链故障

     在数控机床进给传动系统中，常用的有滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨、塑料导轨等。因此，进给传动链存在故障，主要表现为运动质量下降。如机械零件未移动到规定位置，操作中断，定位精度降低，齿隙增加，爬行，轴承噪音变大(碰撞后)等。这类故障可以通过以下措施加以预防:

     • 提高传动精度:
       调整各运动副的预紧力，调整松链，消除传动间隙，缩短传动链，在传动链中设置减速齿轮，也可提高传动精度。
     • 传动刚度高:
       调整螺杆螺母副及支承件的预紧力，选择螺杆本身的尺寸是提高传动刚度的有效措施。刚度不足还会引起工作台或车厢的爬行和振动以及反向死区，影响传动的精度。
     • 提高运动精度:
       在满足零件强度和刚度的前提下，尽可能减小运动部件的质量和旋转部件的直径和质量，以减小运动部件的惯性，提高运动精度。
     • 导轨:
       滚动导轨对赃物比较敏感，必须有良好的保护装置，滚动导轨预紧力的选择要适当，过度牵引力会明显增加牵引力。静压导轨应有一套过滤效果好的供油系统。
   • 自动换刀器故障

     自动换刀器的故障主要表现在:刀匣运动故障、定位误差过大、机械手对刀柄夹持不稳定、机械手运动误差大。当故障严重时，会造成刀具换档动作卡死，机床被迫停止工作。

     • 工具弹匣运动失败
       如果电机轴与蜗杆轴之间的机械联轴器松动或机械连接过紧，则会造成刀匣不转动。此时，必须拧紧联轴器上的螺丝。若刀匣转动不到位，则是电机转动故障或传动错误所致。如果当前的工具套筒不能夹紧工具，则需要调整工具套筒上的调节螺钉，压紧弹簧，拧紧夹紧销。刀套上/下位置不到位时，应检查刻度盘位置或限位开关的安装和调整情况。
     • 换刀机械手故障
       如果刀夹不紧，刀掉落，调整夹紧爪弹簧，增加压力，或更换机械手的夹紧销。如果锁紧后工具打不开，请调整锁紧弹簧后面的螺母，使最大载荷不超过额定值。如果在换刀过程中刀具掉落，是由于主轴箱没有返回换刀点或换刀点在换刀过程中漂移造成的。再次操作主轴箱，使其回到换刀位置，并复位换刀点。
   • 各轴行程位置压力开关失效

     在数控机床上，为了保证自动化的可靠性，采用了大量的行程开关来检测运动位置。机床在长期运行后，运动部件的运动特性发生变化，行程开关压紧装置的可靠性，行程开关本身的质量特性对整机的性能有很大的影响。一般来说，有必要检查和更换行程开关的接通时间，这样可以消除这种不良开关对机床的影响。

   • 辅助设备故障

     液压系统-液压泵应采用变量泵，以减少液压系统的热量。安装在油箱内的滤清器应定期用汽油或超声波振动清洗。常见的故障主要是泵体磨损、裂纹、机械损伤，这时一般需要进行大修或更换零件。

     气压系统——在气动系统中用于工具或工件夹紧、安全保护门开关、吹屑锥孔等，应定期对水分离空气过滤器进行排水和定期清洗，以保证气动元件中运动部件的灵敏度。阀芯故障、漏气、气动元件损坏、故障等都是由于润滑不良造成的，因此应定期清洗注油器。此外，还应经常检查气动系统的密封性。

     润滑系统——包括机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠、主轴箱等的润滑。润滑泵内的过滤器需要定期清洗和更换，应每年更换一次。

     冷却系统-它在切削工具和工件的冷却和切屑中起作用。冷却液喷嘴应定期清洗。

     排屑装置排屑装置是一个具有独立功能的附件，主要是为了保证自动切削过程的顺利进行，减少数控机床的发热。因此，切屑清除装置应能及时自动清除切屑，其安装位置一般应尽可能靠近刀具的切削区域。

3. 数控机床常见故障处理方法

   由于数控机床的故障比较复杂，而数控系统的自诊断能力又不能检测到系统的所有部件，往往是一个令人震惊的数字，表明故障的原因很多，使人们难以入门。以下是维护人员在生产实践中常用的故障处理方法。

• 目视检查:
  目视检查法是指维护人员在故障发生时，根据观察到的光、声、味等各种异常现象，确定故障范围，并能将故障范围缩小到某个模块或电路板，然后排除故障。
• 初始复位方法:
  一般情况下，暂态故障引起的系统告警可以通过硬件复位或顺序切换系统电源的方式恢复。如果系统的工作存储区域因断电、外接电路板、电池欠压等原因出现混乱，需要对系统进行初始化和清理。清理前，应做好数据拷贝记录。如果初始化后故障不能消除，则对硬体进行诊断。
• 自我诊断:
  数控系统已经具有较强的自诊断功能，可以随时监控数控系统硬件和软件的工作状态。利用自诊断功能，可以显示系统与主机之间接口信息的状态，判断故障是发生在机械部分还是数控部分，并显示故障的一般部分(故障代码)。
• 功能程序测试:
  这个函数程序测试方法是利用编程方法将数控系统的功能编写成功能测试程序，并存储在相应的介质上，如纸带、磁带等。在故障诊断过程中运行此程序，可以快速确定故障的可能原因。功能程序测试方法常用于以下场合:刀具加工产生废品，无法确定是由于编程操作不当还是数控系统故障;数控系统存在随机故障，难以区分是外部干扰还是系统稳定。;闲置时间较长的数控机床投入使用前或数控机床定期检查时。
• 备件更换方法:
  用良好的备件替换诊断出的故障电路板，即在分析故障大致原因的情况下，维修人员可以使用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元件来更换可疑部件，从而将故障范围降低到印刷电路板或晶圆的级别。并做好相应的初始启动，使机床迅速投入正常运行。
  对于现代数控系统的维修，越来越多的案例采用这种方法进行诊断，然后用备件更换损坏的模块，使系统正常工作。尽可能减少故障的停机时间。使用此法时，请注意停电，还要仔细检查电路板版本、型号、各种标记、跳线是否相同。如果不一致，则不能替换。拆线时应做好标记和记录。
  一般不要轻易更换CPU板、内存板、电气接地，否则可能造成程序和机床参数丢失，扩大故障范围。
• 参数检查:
  系统参数是确定系统功能的基础。参数设置不正确可能导致系统故障或功能失效。当出现故障时，应及时检查系统参数。参数一般存储在气泡存储器或需要电池维护的欧司朗中。一旦电池电量不足或受外界干扰等因素影响，个别参数丢失或改变，出现混乱，造成机床不能正常工作。此时，可以通过检查和纠正参数来消除故障。
• 原理分析:
  根据数控系统的组成原理，可以对各点的逻辑电平和特征参数，如电压值、波形等进行逻辑分析，并用仪器进行测量、分析、比较，确定故障位置。

除上述常用的故障检测方法外，还可以采用插板法、偏压法、开环检测法等。总之，可以根据不同的故障现象，同时采用多种方法灵活应用，综合分析，逐步缩小故障范围，更快地排除故障。

机床故障的原因有很多。对于较为复杂的故障，需要几种方法结合使用，才能正确确定故障的原因，诊断出故障的具体位置，及时解决故障，减少数控机床对生产造成的损失，有效提高机床的使用效率。