圖1 數(shù)控機床
隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機械設(shè)備的故障分析和維修保養(yǎng)逐漸成為具有重要意義的工作。數(shù)控機床（見圖1）作為機電一體化在機械加工領(lǐng)域中的典型設(shè)備,將電子電力、自動化控制、電機、檢測、計算機、機床、液壓、氣動和加工工藝等技術(shù)集中于一體,特別適合于加工零件較復(fù)雜、精度要求高、產(chǎn)品更新頻繁的場合。它的任何部分出現(xiàn)故障,都可能導(dǎo)致加工精度降低,甚至機床停機、生產(chǎn)停頓,從而帶來不必要的損失。因此,加強數(shù)控機床故障診斷與維修的研究是十分必要的，下面我們先來簡要的了解一下什么是數(shù)控機床。
數(shù)控機床是用數(shù)字信號來控制機械動作的機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。數(shù)控機床一般是由機床主機部分、數(shù)控部分、驅(qū)動部分、輔助裝置部分等幾部分組成。與普通車床比，數(shù)控機床有以下幾個特點:
1、加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。定位精度為±0.01毫米，重復(fù)定位精度為±0.005毫米。適合生產(chǎn)精度要求比較高的高附加值產(chǎn)品。
2、可以多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件。比如活塞的燃燒室部位、氣門部位等。
3、因為機床本身的精度高、剛性大,所以可以選擇有利的加工用量，大大的提高了生產(chǎn)效率。
4、機床自動化程度高，可以減輕員工的勞動強度，并可實現(xiàn)一人多機操作。
5、對使用人員的素質(zhì)要求比較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。
近年來，隨著我公司市場需求的不斷擴大以及生產(chǎn)產(chǎn)品技術(shù)含量的提高，公司大批引進、制造并應(yīng)用了眾多的數(shù)控機床，成為我公司活塞生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。為了能更好的使用數(shù)控機床，使數(shù)控機床高效的發(fā)揮它的性能，現(xiàn)結(jié)合我公司的數(shù)控機床對數(shù)控機床常見的一些機械故障以及維護維修措施闡述如下：
一、主軸部分
1、主軸電機。
數(shù)控機床大多采用變頻調(diào)速電動機。變頻調(diào)速電動機具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；能高效率的平滑調(diào)速，而且轉(zhuǎn)速高、功率大，速度變換迅速、可靠；能無級變速等特點。
變頻調(diào)速電動機一般常見的機械故障表現(xiàn)為電機發(fā)熱、振動、噪聲等。
（1）、電機發(fā)熱：
首先排除電器故障引起的電機發(fā)熱，機械故障一般是電機軸承損壞、軸承間隙大導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時與定子摩擦或者軸承缺潤滑脂引起的，散熱排風(fēng)扇不工作或者損壞等。
維修方法：一般更換電機軸承或者軸承加適量潤滑脂，檢查排風(fēng)扇是否良好，清除排風(fēng)扇上的污物。
（2）、電機振動：
振動的原因除了軸承損壞外，電機緊固螺栓松動或者電機皮帶輪與電機軸間隙過大都能夠引起電機的振動。
維修方法：更換電機軸承或者軸承加潤滑脂，緊固電機與機床床身連接螺栓，檢查皮帶輪動平衡，皮帶輪內(nèi)孔尺寸與電機主軸的配合間隙是否超差。
（3）、電機噪聲：
電機產(chǎn)生噪聲的機械故障原因主要是由于電機軸承損壞或軸承缺少潤滑脂引起的。
維修方法：更換電機軸承，軸承重新更換潤滑脂，最好采用耐高溫的潤滑脂，并且潤滑脂涂抹要適量。
2、主軸箱。
圖2 機床主軸前端結(jié)構(gòu)
主軸箱部件是機床的重要部件之一。主軸部件和支承件均采用了剛度和抗振性較好的新型結(jié)構(gòu)。主軸的加工精度、抗振性能以及熱變形等對活塞的加工質(zhì)量有直接的影響。因為采用了變頻調(diào)速電動機，數(shù)控機床的主軸箱結(jié)構(gòu)比較簡單。主要是前后軸承支撐主軸，由電動機靠皮帶傳送動力直接帶動旋轉(zhuǎn)，主軸前端（見圖2）一般采用雙列圓柱滾子軸承2和角接觸球軸承組合3，后支承采用雙列圓柱滾子軸承。前后軸承利用鎖緊螺母4與軸承間隙調(diào)整墊1消除調(diào)整軸向和徑向間隙。這種結(jié)構(gòu)能夠具有強有力的切削性能，并且加工精度也能滿足活塞加工的要求，是目前我公司制造的大多數(shù)控機床采用的結(jié)構(gòu)形式。
主軸的主要故障表現(xiàn)為主軸發(fā)熱、噪音、加工尺寸不穩(wěn)定等。
（1）、主軸發(fā)熱、噪音：
主軸發(fā)熱的原因主要是軸承損壞或者軸承缺潤滑脂，軸承的預(yù)緊力過緊引起的。
維修方法：主軸發(fā)熱是要先找到發(fā)熱源，判斷是哪一端軸承發(fā)熱引起的，然后用手轉(zhuǎn)動主軸，判斷主軸轉(zhuǎn)動時松緊是否均勻，有沒有沉點。如果是軸承引起的主軸發(fā)熱，就要更換或清洗主軸軸承、軸承加適量潤滑脂。在清洗軸承的時候一般采用煤油或者汽油清洗，先粗洗后精洗，然后均勻涂抹耐高溫潤滑脂后再重新裝配。如果軸承預(yù)緊力過大引起的發(fā)熱，先分別檢查測量前后軸承與軸承間隙調(diào)整墊之間的間隙，要求在無鎖緊螺母的外力下，軸承與軸承間隙調(diào)整墊之間的間隙在0.08mm-0.10mm之間，然后重新鎖緊螺母，消除軸承間隙即可。
（2）、加工尺寸不穩(wěn)定：
主軸軸承損壞或者軸承間隙過大或過小都會引起加工產(chǎn)品的尺寸不穩(wěn)定。
維修方法：檢查更換主軸軸承。軸承磨損嚴(yán)重會直接影響加工工件的尺寸精度和工件表面粗糙度。調(diào)整軸承間隙調(diào)整墊的厚度，使主軸的軸向跳動和徑向跳動達到最佳狀態(tài)。
3、靜壓電主軸技術(shù):
圖3 電主軸
在精孔和異型孔等要求加工精度高并且吃刀量小的工序，公司采用了先進的靜壓電主軸技術(shù)（見圖3）。電機的轉(zhuǎn)子直接與主軸連接，電機外殼與主軸箱連接，靜壓油通過前后油眼噴射到主軸上，使主軸與銅瓦之間形成一層油膜，通過電機轉(zhuǎn)動帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸旋轉(zhuǎn)時沒有機械摩擦，所以適合加工精度要求高，表面粗糙度要求高的產(chǎn)品。這種主軸關(guān)鍵是要保持靜壓車頭的每個進油孔暢通均勻，使靜壓軸承的壓力穩(wěn)定。
靜壓電主軸常見的故障有主軸發(fā)熱、加工尺寸不穩(wěn)定等。
（1）、主軸發(fā)熱：
主軸發(fā)熱的主要原因是由于靜壓油通過旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)熱，導(dǎo)致主軸升溫，所以靜壓系統(tǒng)要有良好的冷卻系統(tǒng)，一般靠安裝冷卻空調(diào)或散熱器解決。
（2）、加工尺寸不穩(wěn)定：
以BHT-20銷孔鏜床為例，被加工的活塞尺寸不穩(wěn)定主要表現(xiàn)為銷孔圓度超差、銷孔的尺寸不穩(wěn)定等。
維修方法：因為主軸旋轉(zhuǎn)時利用油膜托住主軸，所以要求靜壓壓力前后穩(wěn)定均勻是保證加工尺寸穩(wěn)定的關(guān)鍵。維修時先檢查調(diào)整靜壓壓力，使主軸前端和后端的靜壓壓力在0.5Mpa-0.8Mpa之間，保證回油管回油暢通，無氣泡。清洗過濾網(wǎng)和噴油孔，使各噴油孔無無污物堵塞，噴油均勻。
二、進給部分
圖4 滾珠絲杠與滾動導(dǎo)軌
1、導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運動的。在數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)中，常見的導(dǎo)軌一般有滾動導(dǎo)軌（見圖4）、靜壓導(dǎo)軌和滑動導(dǎo)軌等。如果導(dǎo)軌出現(xiàn)故障，主要反映是運動質(zhì)量下降。如：托板未運動到規(guī)定位置、運行中斷、定位精度下降、反向間隙增大、爬行等。
維修方法：
（1）、調(diào)整預(yù)緊力、調(diào)整松動部位、消除傳動間隙等可提高傳動精度。
（2）、調(diào)整楔鐵條與托板的間隙，使托板與導(dǎo)軌的摩擦力適中，提高運動精度。
（3)、貼塑導(dǎo)軌要保證貼塑良好，無破損。
（4）、導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間的間隙不能存有贓物，必須要有良好的防護裝置。
（5）、靜壓導(dǎo)軌應(yīng)有一套過濾效果良好的供油系統(tǒng)。
（6）、定時、定量、準(zhǔn)確、的給每一個運動部位潤滑良好。
2、絲杠。目前，數(shù)控機床基本上都采用了滾珠絲杠傳動（見圖4），在進給部分，滾珠絲杠的剛性、安裝質(zhì)量和絲杠與絲母的間隙直接影響活塞加工的精度與尺寸，選擇合適的滾珠絲杠，調(diào)整消除傳動間隙能夠減少產(chǎn)品加工的誤差。常見的機械故障有軸向間隙過大、絲杠轉(zhuǎn)動有沉點等。
維修方法：
（1）、軸向間隙過大。檢查調(diào)整絲杠的軸向間隙，絲杠兩端的支撐軸承是否良好，調(diào)整軸承預(yù)緊螺母，使絲杠的軸向間隙在0.01mm以內(nèi)，保證傳動精度。對于滾珠絲杠螺距的累積誤差，通常采用間隙補償?shù)霓k法進行螺距補償。
（2）、絲杠轉(zhuǎn)動有沉點：檢查絲杠支撐和床身連接是否松動以及絲杠支撐軸承是否損壞，定期清洗滾珠絲杠上的費舊油脂和雜物切屑。
（3）、測量絲杠與傳動電機主軸的同軸度是否合格，避免過度的彎曲負載，最好使用柔性聯(lián)軸器。
（4）、每天定時定量做好良好的潤滑是保證滾珠絲杠精度的維護措施。
3、旋轉(zhuǎn)刀庫。旋轉(zhuǎn)刀庫的種類不外乎有兩類，一類是機械傳動，一類是液壓傳動。液壓傳動方式，即采用液壓馬達、電磁閥、流量控制閥等來驅(qū)動刀庫的運轉(zhuǎn)。液壓壓力的穩(wěn)定和換向閥的靈敏是液壓刀庫正常動作強有力的保證。機械傳動刀庫是通過電機旋轉(zhuǎn)，經(jīng)聯(lián)軸器帶動蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)，使離合盤轉(zhuǎn)動帶動刀庫。旋轉(zhuǎn)刀庫一般出現(xiàn)的機械故障是刀庫旋轉(zhuǎn)不到位、刀庫不轉(zhuǎn)動等。
（1)、刀庫不轉(zhuǎn)動。
維修方法：檢查聯(lián)接電動機軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器是否脫落，檢查液壓刀庫壓力是否穩(wěn)定，換向閥、節(jié)流閥是否靈敏。
（2）、刀庫轉(zhuǎn)不到位。
維修方法：電動機轉(zhuǎn)動故障，傳動機構(gòu)誤差。裝置調(diào)整不當(dāng)或加工誤差過大而造成撥叉位置不正確，原因可能是裝置調(diào)整不當(dāng)或加工誤差過大而造成撥叉位置不正確；限位開關(guān)安裝不正確或調(diào)整不當(dāng)造成的?？赏ㄟ^調(diào)整刀庫提起的間隙和限位開關(guān)的位置消除故障。
4、伺服電機。伺服電機在傳動部分作為執(zhí)行電動機有控制速度,位置精度準(zhǔn)確等優(yōu)點。在與絲杠連接時最好用柔性聯(lián)軸器，能避免過度的彎曲負載導(dǎo)致軸端和軸承的損壞磨損。在安裝或拆卸伺服電機時，盡量不要用錘子直接敲打軸端。以防伺服電機軸另一端的編碼器損壞。
三、液壓部分。液壓泵一般都采用變量泵，常見的故障有油封因磨損漏油、泵體磨損、泵軸與電機軸間隙過大等，應(yīng)及時更換或修理損壞部位，以防因壓力不穩(wěn)發(fā)生事故。液壓油的選用也很關(guān)鍵，根據(jù)工作環(huán)境和空氣溫度等具體情況綜合考慮液壓油的類型和粘度的選擇。并且做到定期更換液壓油和過濾網(wǎng)，使用降溫系統(tǒng)控制油溫等保養(yǎng)措施。
四、潤滑系統(tǒng)。數(shù)控機床的潤滑系統(tǒng)是一項非常重要的環(huán)節(jié)，對機床的精度和使用壽命起著至關(guān)重要的作用。在數(shù)控機床的使用過程中，應(yīng)保證各部件潤滑良好，一般采用集中潤滑系統(tǒng)，集中潤滑系統(tǒng)有定時、定量、準(zhǔn)確、效率高，使用方便等優(yōu)點，有利于延長機床的使用壽命，保證加工精度。
在潤滑系統(tǒng)中常見的故障有油泵失效、油路不暢通、給油循環(huán)時間不準(zhǔn)確等。
（1）、油泵失效。
維修方法：檢查油泵電機運轉(zhuǎn)是否正常，清洗油泵進油口污物，保證潤滑油清潔。
（2）、油路不暢通。
維修方法：檢查油管有無破裂或堵塞，清洗或更換單向閥。
（3）給油循環(huán)時間不準(zhǔn)確。
維修方法：調(diào)整給油循環(huán)時間，保證給有充足。
五、其他輔助。
1、氣動部分。在活塞加工中，很多道工序要用到氣壓夾緊或拉緊，所以高壓氣體經(jīng)過的分水濾氣器一定要定時放水和清洗，油霧器里的液位應(yīng)該符合上下限要求，并且保持氣壓系統(tǒng)的密封性，以保證整個氣壓系統(tǒng)的工作壓力。
2、排屑部分。數(shù)控機床的排屑部分一般采用的是鏈條式排屑機，是可以和機床分離的部分，主要出現(xiàn)的故障是鏈條和刮板損壞。在使用時要注意排屑機要在機床工作時同時運轉(zhuǎn)，不要等到積攢切屑多了再開啟，容易造成鏈條受力大拉斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有物品掉入排屑機時，要趕緊關(guān)閉排屑機運轉(zhuǎn)，并及時取出物品，檢查無誤后再開啟。
數(shù)控機床操作人員的技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)是影響故障發(fā)生頻率的重要因素。對數(shù)控操作人員進行培訓(xùn)，使其對日常工作中，對數(shù)控機床做好維護保養(yǎng)也是延長機床壽命的最重要的保證。維護保養(yǎng)是指對維持機床精度機床原理和性能、潤滑部位及其方式，進行比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，為更好的使用機床奠定了良好的基礎(chǔ)。保養(yǎng)工作的原則是以預(yù)防為主，維修與計劃檢修并重。機床保養(yǎng)要按照整齊、清潔、潤滑、安全的原則進行。根據(jù)工作量大小和難易程度可分為三級保養(yǎng)，即例行保養(yǎng)、一級保養(yǎng)、二級保養(yǎng)。機床的維修保養(yǎng)是主要依靠使用者來進行的，所以使用者對機床的熟悉程度有嚴(yán)格的要求，使用者要對機床做好“三好、四會”，即管好、用好、修好設(shè)備，會使用、會保養(yǎng)、會檢查、會排除故障。同時在數(shù)控機床的使用和管理方面，制定一套切合實際、行之有效的措施，使責(zé)任明確到數(shù)控機床的使用者本人。對每一次出現(xiàn)的故障由機械維修人員和使用者以及設(shè)備管理員等進行故障分析，并進行善后維修工作的安排。
機械維修人員在維修數(shù)控機床時應(yīng)先在機床斷電后，通過了解、詢問操作者故障發(fā)生的過程，分析故障發(fā)生的原因，先由外向內(nèi)，先簡單后復(fù)雜逐一進行排查。盡量避免隨意地拆卸，防止機床降低精度和性能。維修完成后記錄故障產(chǎn)生的原因和維修經(jīng)過，便于以后以后查詢。多向經(jīng)驗豐富的操作人員和維修人員學(xué)習(xí)，來增加自己的知識，不斷總結(jié)經(jīng)驗、彌補不足，使自己的業(yè)務(wù)水平有飛躍的提高！
參考文獻：（1）作者：夏如蘭 《數(shù)控機床維修工》 機械工業(yè)出版社
（2）作者：孫漢卿 《數(shù)控機床維修技術(shù)》 機械工業(yè)出版社
（3）作者：蔣勇敏 《數(shù)控機床的使用與維護》 科學(xué)出版社
作者姓名：董建輝
工作單位：山東濱州活塞股份公司
