王業(yè)超 高海嶺 羅月美

摘? 要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，國(guó)家各項(xiàng)水平的逐漸增強(qiáng)，人們生活生產(chǎn)中所應(yīng)用的器械的精度也在逐漸提高標(biāo)準(zhǔn)，因此在新時(shí)代高新科學(xué)技術(shù)的不斷優(yōu)化發(fā)展中，對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床加工也在新時(shí)代有了新的突破。數(shù)控機(jī)床作為自動(dòng)化設(shè)備，集合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電動(dòng)機(jī)、機(jī)床檢測(cè)技術(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣，極易引發(fā)各種故障。長(zhǎng)時(shí)間使用后經(jīng)常出現(xiàn)精度下降、尺寸不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床加工效率受到影響，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，本文對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度故障進(jìn)行全面診斷，明確主要故障類型，提出故障檢測(cè)方法，有效提高數(shù)控機(jī)床加工精度異常故障診斷的效果，保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行水平全面提升。針對(duì)數(shù)控機(jī)床在加工精度以及故障維修方面展開討論，期望促進(jìn)機(jī)床加工的進(jìn)一步優(yōu)化，提高加工效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;加工精度故障;維修處理

1.數(shù)控機(jī)床加工精度的故障

1.1進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)

從數(shù)控機(jī)床各傳動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)原理我們可以得知，加工精確度如果沒有達(dá)到準(zhǔn)確值，其原因可能在以下幾個(gè)方面：電動(dòng)機(jī)和絲杠之間的連接不緊密，比較松，使得兩者沒有辦法一起進(jìn)行工作，造成其尺寸刻度之間有一定的偏差。由于工作臺(tái)會(huì)受到慣性的作用，導(dǎo)致聯(lián)軸節(jié)兩邊會(huì)有距離的移動(dòng);滾珠絲桿安裝存在誤差，比如1.在垂直和水平于螺母運(yùn)動(dòng)方向母線直線度超差;2.絲桿支撐軸承未進(jìn)行預(yù)緊或者預(yù)緊過多導(dǎo)致磨損;3.滾珠絲桿安裝時(shí)定位面與絲桿母線不垂直加快絲桿螺母滾道磨損等。

1.2密封老化導(dǎo)致軸磨損

導(dǎo)向支承件材料選用不當(dāng)，損傷缸筒，活塞桿，摩擦間隙不合適，導(dǎo)致間隙擠出咬傷，缸筒端部的螺紋導(dǎo)角不當(dāng)，損傷密封圈，密封安裝導(dǎo)角不當(dāng)損傷密封圈，滑動(dòng)面粗糙度不合適，磨損密封圈，電鍍不均勻，密封通過的表面上開孔，劃傷磨損密封圈，密封溝槽特別是軸密封槽粗糙度不夠，磨損損傷密封件[1]。

1.3系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定不當(dāng)或伺服參數(shù)未優(yōu)化

除了導(dǎo)軌本身的生產(chǎn)誤差外，導(dǎo)軌的不勻稱磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。另外另有傳動(dòng)鏈誤差，即是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間比較運(yùn)動(dòng)的誤差，一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來掂量。

2.故障診斷主要方法

2.1觀察故障排除法

由于電氣技術(shù)快速發(fā)展，電氣設(shè)備的性能參數(shù)通過對(duì)設(shè)備外觀進(jìn)行全面判斷與觀察，結(jié)合檢修人員的工作經(jīng)驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備正常運(yùn)行中出現(xiàn)的問題。數(shù)控機(jī)床主要采用的是儀表及故障指示器進(jìn)行故障監(jiān)控，工作人員只需要特定時(shí)間段對(duì)儀器設(shè)備的數(shù)值進(jìn)行查看，了解設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的正常狀態(tài)，通過對(duì)設(shè)備線路和外觀整體進(jìn)行觀察，這樣就能夠及時(shí)排除故障。認(rèn)真觀察外觀是否出現(xiàn)螺絲松動(dòng)脫落等情況，對(duì)控制燈狀態(tài)進(jìn)行判斷，檢查數(shù)控機(jī)床的絕緣阻值、端子頭、固定螺絲和導(dǎo)線是否正常連接，有無松動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。如果出現(xiàn)短路故障，判斷熔斷器是否出現(xiàn)燒斷的情況，分辨故障設(shè)備的具體位置。

2.2傾聽故障排除法

傾聽故障排除就是要認(rèn)真聽操作人員敘述，故障發(fā)生之前有什么樣的異常操作，或者出現(xiàn)什么故障現(xiàn)象，對(duì)故障發(fā)生的部位和影響范圍進(jìn)行斷定。或操作人員用耳朵傾聽設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音進(jìn)行判斷。數(shù)控機(jī)床實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中正常的聲音與故障聲音會(huì)有顯著差異，聽機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)故障聲音可以辨別故障類型。例如，數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)會(huì)發(fā)出嗡嗡的聲音，檢修工作人員可以根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)素養(yǎng)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確查找。

2.3氣味故障排除法

靠近故障設(shè)備時(shí)，可以通過設(shè)備散發(fā)出的氣味是否正常而判斷數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。由于數(shù)控機(jī)床采取不同絕緣材料，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只要不超過額定溫度，設(shè)備的正常溫度都不足以產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣味。只有當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)過載或短路的情況下，導(dǎo)致溫度急劇上升，才會(huì)引發(fā)各種濃烈刺鼻的氣味也各不相同。

3.數(shù)控機(jī)床加工精度故障維修方案

3.1系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)的故障處理

當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)故障時(shí)，很可能造成機(jī)床改進(jìn)系統(tǒng)零點(diǎn)偏置或反向間隙。經(jīng)過修理之后，及時(shí)對(duì)機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整。如果是因?yàn)闄C(jī)械磨損嚴(yán)重或者連接松動(dòng)引起參數(shù)測(cè)值發(fā)生變化，應(yīng)該對(duì)參數(shù)進(jìn)行重置。

3.2機(jī)械故障導(dǎo)致的加工精度異常

加工精度異常作為機(jī)械加工最經(jīng)常出現(xiàn)的問題，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行檢修。檢修人員要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，快速判斷故障的類別。如果故障突發(fā)，各軸之間依然能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有任何電氣控制硬件故障的提示，可以初步判斷機(jī)械方面可能存在故障[2]。

3.3機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化

電氣參數(shù)沒有優(yōu)化，很容易造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)異常。加工過程中，可以充分考慮是否因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)不穩(wěn)，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)的情況，可以及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)間隙的位置進(jìn)行補(bǔ)償，做好脈沖抑制調(diào)控，消除電機(jī)抖動(dòng)的問題，保證機(jī)床加工精度恢復(fù)[3]。

3.4機(jī)床位置環(huán)異?；蚩刂七壿?/p>

加工過程中機(jī)床位置環(huán)出現(xiàn)邏輯控制不妥，引發(fā)加工精度異常。例如一輛鏜銑床的加工中心為全閉環(huán)控制。如果y軸出現(xiàn)精度異常，通過對(duì)PLC程序進(jìn)行修改。

3.5優(yōu)化加床加工切割參數(shù)

切割參數(shù)會(huì)影響零件出廠時(shí)的精度表現(xiàn)。因此，可通過以下途徑優(yōu)化機(jī)床加工時(shí)的參數(shù)：首先，選取硬度高、脆性低、耐磨且耐切割的刀具，并確保刀具的規(guī)格與尺寸適配于生產(chǎn)物品。在選取刀具前應(yīng)經(jīng)過物理學(xué)及化學(xué)論證，分析其幾何參數(shù)、物理特性，并計(jì)算所選刀具的合適參數(shù)區(qū)間。其次，在現(xiàn)場(chǎng)加工階段，需要根據(jù)機(jī)床自身的運(yùn)行情況調(diào)節(jié)切割參數(shù)，例如在機(jī)床處于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可適當(dāng)降低刀具的轉(zhuǎn)速，保證同一批材料的切割效果;同時(shí)，通過實(shí)時(shí)分析切割物體的參數(shù)，調(diào)節(jié)刀具的切割角度及切割深度等參數(shù)。此外，從刀具運(yùn)維的角度來說，需要通過定期檢查刀具運(yùn)行時(shí)冷卻液的噴出量參數(shù)，以降低切割過程中產(chǎn)生的熱量，降低刀具可能引起的幾何誤差與熱量誤差，從整體上提高機(jī)床切割精度水平。

3.6主傳動(dòng)系統(tǒng)的軸線的改造

改造的核心思路為改造軸線傳遞方式，補(bǔ)充精度，從而彌補(bǔ)軸線傳動(dòng)方式下存在的反向誤差與螺距誤差。反向誤差來源于設(shè)備的運(yùn)行過程，屬于動(dòng)態(tài)誤差;螺距誤差來源于2個(gè)零件間的相對(duì)位置，屬于靜態(tài)誤差。動(dòng)態(tài)誤差可以通過改善主傳動(dòng)系統(tǒng)的軸線形式來實(shí)現(xiàn)彌補(bǔ)，而靜態(tài)誤差即使經(jīng)過補(bǔ)償后也不能完全消除誤差，最終可將其納入系統(tǒng)誤差范疇中。當(dāng)前最推薦的主傳動(dòng)系統(tǒng)軸線改造方式如下：將傳統(tǒng)的高速滾珠絲杠傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為用直線電機(jī)傳動(dòng)，該方式可有效提升軸線的機(jī)械剛度。因此，能夠提升軸線運(yùn)行時(shí)的加速度，獲得更高的速度，從而提高生產(chǎn)效率。以某設(shè)備改造的方式為例，滑臺(tái)箱體主傳動(dòng)系統(tǒng)不應(yīng)用滾珠絲杠副傳動(dòng)模式，而是應(yīng)用直線電機(jī)傳動(dòng)方式。改造后，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，其滿足直線電機(jī)防撞擊、防屑的要求。為確保改造后的軸線系統(tǒng)仍有較高的運(yùn)行速度，設(shè)計(jì)時(shí)在電機(jī)處應(yīng)用了全封閉的防磁拉罩，減少外界因素的影響。同時(shí)，在軸線的末端應(yīng)用軟行程限位設(shè)計(jì)和高靈敏度的限位設(shè)計(jì)，保證了設(shè)備運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性水平。

4.結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床加工具有極高的精度和便捷性優(yōu)勢(shì)，是其它加工設(shè)備無法取代的。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后很容易出現(xiàn)溫度異常等問題，必須要及時(shí)進(jìn)行處理。通過本文對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度故障診斷與維修進(jìn)行詳細(xì)的討論，介紹了數(shù)控機(jī)床故障診斷的原則和主要的診斷方法，提出相應(yīng)的維修策略，保證數(shù)控機(jī)床運(yùn)行更加穩(wěn)定，讓數(shù)控機(jī)床發(fā)揮更大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[4]劉霞，周麗麗.提高數(shù)控機(jī)床加工精度的方法略談[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2018（03）

作者簡(jiǎn)介：

王業(yè)超（1992年8月10日），男，漢族，陜西寶雞，工程師，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)備維修改造。