朱玉榮

摘 要：數(shù)控機(jī)床是我國(guó)工作生產(chǎn)的重要設(shè)備。對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行科學(xué)、合理的維護(hù)，是企業(yè)技術(shù)人員重要的研究課題。然而，數(shù)控機(jī)床具體智能化高、復(fù)雜性強(qiáng)等特點(diǎn)，相關(guān)的養(yǎng)護(hù)與維修工作存在著較大難度。維護(hù)工作主要涉及氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓、換刀裝置、絲杠、導(dǎo)軌副以及主軸等內(nèi)容。常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床故障普遍出現(xiàn)在機(jī)械部件上，維修難度高，因此合理運(yùn)用各種維修方法，對(duì)提高維修工作的效率具有重要意義。本文筆者根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；機(jī)械結(jié)構(gòu)；故障診斷；維修

1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成及特點(diǎn)

數(shù)制機(jī)床的基礎(chǔ)部件主要包含工作臺(tái)、立柱、床身等。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；部分輔助功能與輔助運(yùn)動(dòng)和裝置，如自動(dòng)換刀裝置、刀架、防護(hù)裝置、冷卻、潤(rùn)滑、氣動(dòng)、液壓裝置等；工件實(shí)現(xiàn)定位以及回轉(zhuǎn)的附件及裝置，如數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；特殊功能裝置，如加工過(guò)程圖形顯示、監(jiān)控裝置、精度檢測(cè)裝置、刀具破損檢測(cè)等。數(shù)制機(jī)床根據(jù)所接收到的指令完成加工工作。相比于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)械的人工操作依賴(lài)更小，調(diào)整與控制方法上也存在較大差異。因此，數(shù)控機(jī)床無(wú)論在組成形式還在在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，都能夠與自動(dòng)化控制技術(shù)相適應(yīng)。機(jī)械元件的排列與組合具有較高的靈敏性與抗振性，還具有較高的功能集成性、工藝復(fù)合性、可靠性、精度保持性等。

2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求

從數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)，在運(yùn)行性能方面需要確保數(shù)控機(jī)床滿(mǎn)足以下幾方面的要求。第一，較高的機(jī)床動(dòng)剛度與靜剛度。一定要最大程度上控制數(shù)控機(jī)床元件在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的彈性變形，保證機(jī)床的表面質(zhì)量和加工精度。第二，降低機(jī)床熱變形。相關(guān)的養(yǎng)護(hù)與維修工作一定要達(dá)到降低機(jī)床發(fā)熱的要求，找出機(jī)床發(fā)熱源，將發(fā)熱源從數(shù)制機(jī)床中分享出去。同時(shí)，對(duì)于起到重要作用的發(fā)熱源進(jìn)行冷卻控制。對(duì)機(jī)床低溫區(qū)域進(jìn)行局部加熱，避免機(jī)床表面所存在的溫差造成機(jī)床熱變形，維護(hù)機(jī)床結(jié)構(gòu)。第三，降低長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙和摩擦作用。第四，提高機(jī)床精度保持性和使用壽命。維修操作人員要最大程度提高機(jī)床關(guān)鍵元件的耐磨性。對(duì)不同原材使用不同潤(rùn)滑劑，提高機(jī)床硬件系統(tǒng)的運(yùn)行流暢性。

3 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷的方法

機(jī)械設(shè)置上的故障主要指的是系統(tǒng)或設(shè)備部分或全部喪失原有功能的現(xiàn)象或事件。在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)床內(nèi)部元件受到磨損、摩擦、熱、力等方面因素的影響，部分元件喪失或偏離固有功能。當(dāng)前，工業(yè)領(lǐng)域所使用的數(shù)控機(jī)床正向著高附加價(jià)值、高速度和高精度的方向發(fā)展。通常情況下，工業(yè)企業(yè)為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的附加值，會(huì)對(duì)相關(guān)的故障診斷、點(diǎn)檢以及保養(yǎng)工作進(jìn)行復(fù)雜、有效的工作。在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，如果出現(xiàn)的故障問(wèn)題過(guò)于頻繁，勢(shì)必會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量造成不利影響。因此，工業(yè)企業(yè)一定要對(duì)機(jī)床本身以及造成故障的原因進(jìn)行深入研究，對(duì)有關(guān)的維修手段和故障發(fā)生規(guī)律進(jìn)行不斷探索，積累數(shù)據(jù)，制定科學(xué)、合理的養(yǎng)護(hù)與維修方案。

3.1 簡(jiǎn)易診斷法

簡(jiǎn)易診斷法即維修人員通過(guò)相關(guān)的檢查儀器、工具光學(xué)儀、水準(zhǔn)儀、百分表等設(shè)備對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)嗅、摸、聽(tīng)、看、問(wèn)等方法根據(jù)機(jī)床或元件的氣味、顏色、溫度、聲音以及形貌來(lái)診斷機(jī)床故障。這種診斷方法能夠有效監(jiān)測(cè)劣化趨勢(shì)，確定故障部位，是一種相對(duì)有效的診斷方法。然而，這種檢測(cè)方法需要依賴(lài)高水平的人工操作，局限性較大。

3.2 精密診斷法

精密診斷法在對(duì)機(jī)床進(jìn)行簡(jiǎn)易診斷的基礎(chǔ)上，對(duì)疑難故障進(jìn)行詳細(xì)的描述與記錄，由專(zhuān)職診斷人員通過(guò)計(jì)算機(jī)及傳感設(shè)備等先進(jìn)的自動(dòng)化診斷設(shè)備對(duì)故障進(jìn)行分析與檢測(cè)。依照檢測(cè)數(shù)據(jù)、故障原因和故障位置，確定科學(xué)的修理時(shí)間和修理方法。這種診斷方法是簡(jiǎn)易診斷法的拓展與延續(xù)，專(zhuān)門(mén)處理簡(jiǎn)易診斷法無(wú)法解決的疑難問(wèn)題。相關(guān)的檢測(cè)工作如下所述。

3.2.1 溫度檢測(cè)

接觸型溫度檢測(cè)，即通過(guò)對(duì)齒輪箱、電動(dòng)機(jī)、熱敏涂料直接接觸軸承、測(cè)量貼片、熱電偶、溫度計(jì)等裝置溫度進(jìn)行測(cè)量。非接觸型溫度檢測(cè)，即通過(guò)紅外掃描儀、紅外熱像儀、紅外測(cè)溫儀等先進(jìn)的遙測(cè)設(shè)備來(lái)測(cè)量危險(xiǎn)物體的溫度。這種溫度檢測(cè)方法操作比較方便，測(cè)量結(jié)果也相對(duì)準(zhǔn)確。

3.2.2 振動(dòng)測(cè)試

振動(dòng)測(cè)試?yán)脗鞲衅餮b置對(duì)機(jī)床局部或總體振級(jí)大小進(jìn)行測(cè)量，如幅頻特征、加速度和位移速度等，能夠精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)故障。

3.2.3 噪聲監(jiān)測(cè)

通過(guò)聲波計(jì)、噪聲測(cè)量計(jì)，對(duì)軸承以及機(jī)床督辦在運(yùn)行過(guò)程中的噪聲信號(hào)進(jìn)行收集與分析，判斷并識(shí)別軸承以及齒輪的故障狀態(tài)。其中，噪聲和振動(dòng)是機(jī)床診斷中最重要的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)強(qiáng)度測(cè)定，對(duì)機(jī)床異常部位進(jìn)行確認(rèn)，最后進(jìn)行定量分析。

3.2.4 油液分析

利用先進(jìn)的原子吸收光譜儀，檢測(cè)液壓油或潤(rùn)滑油中摻雜的外來(lái)雜質(zhì)和金屬微粒，對(duì)雜質(zhì)的成分、大小、開(kāi)關(guān)進(jìn)行深度分析，對(duì)元件的磨損程度、磨損原因以及磨損狀態(tài)進(jìn)行判斷。

3.2.5 裂紋監(jiān)測(cè)

裂紋監(jiān)測(cè)所采用的方法通常包括聲發(fā)射法、電阻法、超聲波法以及磁性探傷法等，其監(jiān)測(cè)的目的在于對(duì)機(jī)床元件的裂紋形狀進(jìn)行描述。由于機(jī)床元件的疲勞裂縫容易造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，因此對(duì)于性質(zhì)不同的材料，所選擇的監(jiān)測(cè)方法也應(yīng)該進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整。

4數(shù)控機(jī)床的維修分析

4.1做好日常的維護(hù)工作

數(shù)控機(jī)床是機(jī)械加工領(lǐng)域的重要機(jī)械設(shè)備，相關(guān)人員必須要做好日常的維護(hù)工作，這樣不僅能夠延長(zhǎng)各種元器件的磨損周期，還能有效延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床的使用壽命。更重要的是，加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床日常的維護(hù)，可以有效預(yù)防各種故障的發(fā)生，從而增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床無(wú)故障工作時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的隨機(jī)性故障的維修，工作人員要重視數(shù)控系統(tǒng)的檢查和維護(hù)，保證電氣箱的密封程度達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，做到科學(xué)的連接和安裝，另外一方面還要保證數(shù)控機(jī)床的屏蔽和接地都具有科學(xué)性。對(duì)于數(shù)控機(jī)床的確定性故障，則需要工作人員在日常工作中精心維護(hù)和正確使用，掌握好故障的發(fā)生規(guī)律，結(jié)合故障的發(fā)生原因?qū)ΠY下藥，在工作中盡量小心翼翼，雖然這種故障是不可避免的，但是可以將故障發(fā)生的時(shí)間延后。

4.2提高機(jī)床的利用率

數(shù)控機(jī)床是一項(xiàng)全自動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，如果長(zhǎng)期不用或者閑置，數(shù)控機(jī)床的各個(gè)環(huán)節(jié)中就會(huì)出現(xiàn)灰塵、油脂凝固甚至生銹的狀況，這對(duì)數(shù)控機(jī)床的靜態(tài)傳動(dòng)功能和動(dòng)態(tài)傳動(dòng)功能都會(huì)造成不利的影響，而且還會(huì)影響數(shù)控機(jī)床的加工精度，導(dǎo)致加工出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)較大的誤差，從而帶來(lái)各種不必要的麻煩。因此，即使不需要用到數(shù)控機(jī)床，相關(guān)工作人員也要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行開(kāi)機(jī)運(yùn)行，給予其一個(gè)很小的速度，使其低速運(yùn)行。除此之外，工作人員還要經(jīng)常給數(shù)控機(jī)床相關(guān)數(shù)控系統(tǒng)通電。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床在故障表現(xiàn)上往往與普通機(jī)床存在一定的相似處，因此數(shù)據(jù)機(jī)械的養(yǎng)護(hù)與維修工作可以根據(jù)普遍機(jī)床的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。然而，數(shù)控機(jī)床在驅(qū)動(dòng)方式上與普遍機(jī)床有著根本性不同。在特殊的元件維修方面，一定要對(duì)故障原因進(jìn)行深入分析，采用特殊的維修手段調(diào)整數(shù)據(jù)機(jī)床，提高維修工作的成效。

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