数控机床常见机械故障类型及排除方法研究

1、数控机床常见机械故障类型及排除方法研究赵东泉(枣庄科技职业学院 山东 滕州 277500 )摘 要 ：数控机床在运行过程中，机械零部件受到冲击、磨损、高温、腐蚀等多种工作应力的作用，运行状态不断变化，一旦发生故障，往往会导致不良后果。因此，必须在机床运行过程中或不拆卸全部设备的情况下，对机床的运行状态进行定量测定，判断机床的异常及故障的部位和原因，并预测机床未来的状态，从而大大提高机床运行的可靠性，进一步提高机床的利用率。 关键词 ： 数控机床；故障诊断；故障排除。中图分类号 ：中图分类号:TG6591、数控机床机械结构组成和特点 近30年来，由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件和

2、新材料等技术的飞速发展，以及为适应高生产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对普通机床局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构。 1.机械结构基本组成 1）主传动系统，其功用是实现主运动。 2）进给系统，其功用是实现进给运动。 3）机床基础件（又称机床大件），通常指床身、底座、立柱、滑座和工作台等，它们是整台机床的基础和框架，其功用是支承机床本体的其他零部件，并保证这些零部件在工作时或者固定在基础件上，或者在它的导轨上运动。 4）实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却、防护和排屑等装置。 5）刀库、刀架和自动换刀装置。 6）自动托盘交换装置。7）实现工件回

3、转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。8）特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。2.数控机床的功能和性能对机械结构的影响数控机床为了体现自身的特点，在功能和性能上较普通机床都有很大的增强和提高，正是由于功能和性能的变化，数控机床的机械结构在不断发展中也发生了重大变革。数控机床是按数控系统给出的指令自动地进行加工的，与普通机床在加工过程中需要手动进行操作、调整的情况大不相同，这就要求数控机床的机械结构要适应自动化控制的需要。数控机床不仅要求有很高的加工精度、加工效率和稳定的加工质量，而且还要求加工时能工序集中，一机多用，这就要求数控机床的机械结构不仅要有较好的刚度和抗振性，还要尽

4、量减少热变形和运动部件的摩擦产生温差引起的热负载。数控机床要充分满足工艺复合化和功能集成化的要求。所谓“工艺复合化”，简单地说就是“一次装夹，多工序加工”，而“功能集成化”则是指工件的自动定位，机内对刀，刀具破损监控，机床与工件精度检测和补偿等功能。由此可见，数控机床的功能和性能要求改变其机械结构，随着数控技术的不断发展，数控机床逐渐形成了具有自身特点的机械结构形式和部件。2、数控机床的机械故障及其分类1.数控机床的机械故障所谓机械故障，就是指机械系统（零件、组件、部件、整台设备和设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。如机床运转不平稳、轴承噪声过大、机械手夹持刀柄不稳定等现象都

5、是机械故障的表现形式。2.数控机床机械故障的分类数控机床的机械故障主要包括机械结构、润滑、冷却、排泄、液压、气动和防护等装置。常见的主机故障有：因机械安装、调试和操作使用不当等原因引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大。例如，轴向传动链的挠性联轴器松动，齿轮、丝杠与轴承缺油，导轨塞铁调整不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。尤其应引起重视的是，机床各部位标明的注油点（注油孔）须定时、定量加注润滑油（剂），这是机床各传动链正常运行的保证。另外，液压、润滑与气动系统的故障主要是管路阻塞和密封不良，因此，数控机床更应加强污染控制

6、和根除三漏（漏油、漏气、漏液）现象的发生。3、机械结构故障诊断与维修实例例1 一数控机床产生加工精度不稳的故障。故障诊断：此类故障机械方面的因素较多，加工精度不稳是机床的传动误差和刀架的重复定位精度造成的，主要原因有：（1）滚珠丝杠轴承螺母松动；（2）滚珠丝杠轴端与伺服电动机轴的联轴器松动；（3）滚珠丝杠与外装编码器之间松动；（4）切削用量的选择不合理；（5）电动机本身故障。故障排除：合理选择切削用量，检查滚珠丝杠轴承螺母、滚珠丝杠轴端与伺服电动机轴的联轴器、滚珠丝杠与外装编码器之间是否松动。 例2 一台数控镗铣床，Z轴在运行过程中出现明显的抖动，CNC发生位置跟随误差报警。 故障诊断：经过检

7、查，确认故障原因是机械传动系统存在间隙。分析可能的原因是Z轴“滑枕”的“楔铁”存在松动，或者是滚珠丝杠或螺母存在“轴向窜动”。通过对机床各部位的检查，最后确认滚珠丝杠螺母的“背帽”松动是传动出现间隙的根本原因。故障排除：重新安装“背帽”，并对间隙进行调整后，故障消除。例3 数控机床精车时出现波纹。故障诊断：这类故障与刀具的选择有关，同时刀具的镶条松动也能产生上述情况，此外，主轴轴承螺母松动，调整时应拧紧主轴锁紧螺母。故障排除：正确选择刀具，检查镶条、主轴轴承螺母是否松动。4、数控机床机械故障的诊断方法数控机床故障多种多样，以主轴为例，一般参照以下途径进行诊断和排除：序号故障现象故障原因排除方法

8、1加工精度达不到要求机床在运输过程中受到冲击检查对机床精度有影响的各部位，特别是导轨副，并按出厂精度要求重新调整或修复安装不牢固、安装精度低或有变化重新安装调平、紧固2切削振动大主轴箱和床身连接螺钉松动恢复精度后紧固连接螺钉轴承预紧力不够，游隙过大重新调整轴承游隙。但预紧力不宜过大，以免损坏轴承轴承预紧螺母松动，使主轴窜动紧固螺母，确保主轴精度合格轴承拉毛或损坏更换轴承主轴与箱体超差修理主轴或箱体，使其配合精度、位置精度达到要求其它因素检查刀具或切削工艺问题如果是车床，则可能是转塔刀架运动部位松动或压力不够而未卡紧调整修理3主轴箱噪声大主轴部件动平衡不好重做动平衡齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤调

9、整间隙或更换齿轮轴承损坏或传动轴弯曲修复或更换轴承，校直传动轴传动带长度不一或过松调整或更换传动带，不能新旧混用齿轮精度差更换齿轮润滑不良调整润滑油量，保持主轴箱的清洁度4.结束语通过以上论述可以看出,数控机床在使用和维护中有着广泛应用。因此学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要的意义。数控机床的生产厂商加强数控机床的故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的质量，有利于数控机床的推广和使用。数控机床的使用单位培养掌握数控机床的故障诊断与维修的技术人员，有利于提高数控机床的使用率。随着数控机床的推广和使用，培养更多的掌握数控机床故障诊断与维修的高素质人才的任务也越来越迫切5.参考文献1 邓荣奇，刘德成数控机床使用与维修M北京：国防工业出版社，20082 陈兴强等.利用参数设