普通機床和數控機床的故障維修策略
2023-10-25 來源：河南技師學院 作者：溫永濤
摘要：先進的工業制造離不開機床的發展，但是我國的機械行業大而不強，缺少維護和維修人員。文章介紹了普通車床和數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。
關鍵詞：雕刻機；絲杠螺母副；車床；主軸；發信盤
20世紀90年代以來我國數控機床產量 以年均18% 的速度迅速增長，從 2002 年開始，數控機床已成為我國機械制造業的主流裝備。工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅大力發展自己的數控技術及產業，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。因此，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
2000 年以來，我國機床行業每年以兩位數的速度增長，迎來了快速發展階段，機床行業的整體素質提高很多。從 2002 年起，中國連續 7 年成為世界機床消費第一大國，但由于技術水平低下，維護和故障維修水平不高，我國機床行業“大而不強”。
1、普通機床和數控機床的故障類型
數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，當刀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）重切削時主軸轉速降低或自行停車。切削深度過大，主軸轉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斷裂。
1.1.2 數控車床的機械故障
有很多操作工沒有維護經驗，特別是小作坊式加工。他們只要求機床能夠運行，沒有過多地關注維護設備，這是不正確的。機械設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，設備在長時間使用后也需要停機維護。如果設備一直工作不維護，時間長了加工出來的產品就會不合格，還會導致設備的損壞。
（1）設備磨損故障。在數控機床維修中，有操作人員對設備維護不重視，導致設備正常磨損期變短，設備加工出來的產品不合格。特別是玉石雕刻機，加工出的產品誤差達 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）機床主軸轉速與實際輸入代碼 S 值不一致。使用數控機床低擋運行時，低擋最高轉速是 650 r/min，可實際轉速卻達到 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。
主軸旋轉的控制電路容易產生電氣故障，導致主軸不轉。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。主軸不轉的原因，從控制電路來分析，主要是主軸啟動按鈕發生故障。主軸啟動按鈕是由塑料制作而成，而且按鈕開關有些地方的工藝是薄壁，所以時間長了按鈕開關容易老化，薄壁的地方容易斷裂。普通車床的按鈕開關使用比較頻繁，也縮短了按鈕開關的使用壽命 。
1.2.2 數控車床的電氣故障
數控車床最容易出現電氣故障的部位是四工位刀架，出現如刀架找不到刀位、不能鎖緊報警、無法正常啟動報警等故障。以大連機床廠生產機床為例做簡要介紹，數控車床上的發信盤，當需要某個刀位時，相應的發信盤就會有信號。發信盤和磁鋼的位置要對應上，如果發信盤和磁鋼的位置不能完全對應會出現兩種情況。第一種情況是刀架會不停旋轉找不到自己的位置，導致機床報警換刀超時；第二種情況是刀架可以正常正轉，旋刀反轉鎖緊，但是刀架位置不對。此外，顯示器也容易出現故障，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。此類故障會影響數控機床的正常運行，甚至導致設備使用壽命縮短。
2、普通機床故障的維修策略
機械設備的使用是有年限的，也就是說設備也是有使用壽命。在對設備維修時，可以看作為人診病，對設備進行望、聞、切。“望”就是對設備先進行觀察，主要觀察設備的型號、系統、面板等。“聞”就是聽設備的運行聲音，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備有無異常聲音。“切”就是用手觸碰設備，去判斷設備有沒有發熱等情況。
設備的維修方法多種多樣，要根據具體情況具體分析。車床使用較長時間后，各部件開始老化，線頭出現松動、破皮，會出現漏電情況。設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，主軸會恢復正常轉動，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而溜板箱不移動。對此，需要調整摩擦離合器，修磨或更換摩擦片，適當調緊傳動帶或更換磨損嚴重的傳動帶。
（2）重切削時主軸轉速降低或自行停車的維修方法。應檢查并調整電動機傳動帶的松緊度；再調整摩擦離合器的摩擦片間隙。如果還存在問題，則應該檢查相關元件的磨損情況，如果磨損嚴重，就需要修理或更換相應元件。
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。快速按鈕設計的位置合理，但是手柄的設計有缺陷，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，但是機床顯示燈顯示機床有電，此時應該更換熔斷器把漏電點用膠帶絕緣，使機床恢復正常 。
（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，如果出現松動要立即緊固。
3、數控機床故障的維修策略
3.1 數控機床機械故障維修方法
（1）設備磨損的維修方法。設備發生磨損后，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元件。
（2）機床主軸轉速與實際輸入代碼 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 信號顯示狀態可以直接觀察擋桿是否到位。步驟如下：首先，按下系統按鈕打開系統參數，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 位的狀態顯示 1，X3.5位的狀態顯示 0；擋位掛到 20-216-650 時，X3.4 位狀態顯示 0，X3.5 位狀態顯示 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，就會出現代碼 S 值與實際轉速不一致，這時候就要重復掛高低擋位置，直到 PMC 監測信號正確，主軸轉速代碼S 值和實際轉速一致。如果重復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定的行程，機床就會停止運行。硬限位是限位開關，可以通過改變限位開關位置設置限位點，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位鍵，這時急停報警不顯示，把工作臺移開限位開關然后松開超程解除按鈕，機床報警完全消除。當硬限位開關內部塞滿切屑，開關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，需要檢查限位開關清理開關內部的切屑，觸點復位限位開關恢復正常使用，急停報警消除。
3.2 數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致有些螺絲松動，特別是經常運動的部分。刀架就是其中之一，當刀架一直旋轉找不到刀位時，需要打開刀架上端蓋子，看下發信盤是否松動，可以用手觸碰圓形的發信盤。如果發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信盤的位置稍作調整，然后在 MDI 模式下換刀看是否正常，如果不正常就要向相反位置旋轉發信盤，直到找到正確位置。
如果發信盤沒有松動，就要觀察發信盤是否燒壞。可以通過肉眼觀察發信盤是否有位置發黑，如果發信盤發黑說明發信盤已經燒壞，這時發信盤就沒有維修價值，可以直接更換發信盤。此外，還可以觀察發信盤的接線端子，線是否松動或者線頭脫落，及時對接線處進行緊固 。
3.2.2 系統面板顯示器故障維修
多數機械設備都安裝有顯示器，顯示器可以顯示機械設備的工作坐標、運行程序等。那么給顯示器供電的電源是由開關電源提供的，開關電源的輸入電壓是 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。可以通過調節開關電源輸出電壓值，把電壓調高到大于或等于 20 V，顯示器就會恢復正常。開關電源電壓變低，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、結束語
為了減少機床的故障率，“要預防為主、養修結合”是機床使用和檢修工作的正確方針。根據機械設備的故障特征曲線— “浴盆曲線”，對機床進行計劃的維護、檢查與修理，預防急劇磨損的出現，是一種正確的修理制度。此外，技術維修人員應該明確普通車床和數控車床故障特征和維修策略，對發生故障的設備及時采取正確的維修措施，避免設備“帶病”運行，為企業的生產保駕護航。
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