数控车床故障浅析与处理方法

摘　要：数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，数控车床又称为计算机数字控制车床（CNC），是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

关键词：数控机床 数控车床 刀架 车削
　　数控车床在中国的机械加工行业中得到了迅速普及，使得我国机械加水平无论在加工质量方面还是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是随着机床使用时间的延长，数控机床会 出现这样或那样的故障，本文就以经济型数控机床的常见故障为例，提供一些处理方法。　　
　　故障一：车削的工件在倒角处有明显的波状振纹。在进行倒角工步时，大拖板有较大的振动感。检查大拖板的重复定位精度已经严重超差。处理方法：可以调整各部位间隙；拆开滚珠丝杠、螺母，清洗钢珠与滚道；更换传动链上的轴承；把各连接处的销孔重绞一遍，更换锥销；调换伺服驱动电路板卡。当然，特殊情况应该特殊处理，例如，如果机床的纵向进给运动系统在100mm/min速度范围内运行时，发生共振的话，可以调整步进电机转子轴后端的机械阻尼盘，以改变步进电机转子轴的固有振动频率。微调阻尼盘的轴向位置，反复试验几次找到合适的阻尼值。再在100ram／rain的低速度下运行倒角程序，大拖板能平稳进给。一般可以将故障顺利排除。
　　故障二：机床自动启动执行程序，只要在执行菜单下，不论是模拟程序还是准备加工，只要进入执行菜单，程序就会自行启动。处理方法：检查计算机是否受到电网干扰信号的影响；查看是否存在键盘“启动按钮”故障；检查是否存在计算机CPU板故障或位置控制板故障，如果有可以用替换法更换计算机控制部分的CPU板、位置信号控制板、多功能板等方法排除；查看是否存在系统总线故障，如果有可以更换系统总线和机箱使异常启动消除。
　　故障三：出现故障时，两个方向都不动，显示Z轴反馈线断，X向伺服未准备。处理方法：检查X、Z轴连线是否虚接、松动；检查两个方向伺服电源输入是否正常；用替换法更换计算机控制部分的各块电路板来查找原因；检查伺服控制器前端控制继电器电压输入和输出是否正常，如果不正常可以通过更换继电器来排除故障。
　　故障四：起动主轴或关闭主轴时，机床发出尖叫声。处理方法：可以从两个方面判断。首先打开主轴箱，检查主轴箱内各个齿轮啮合和齿牙情况，同时检查各轴轴承和箱内润滑情况，从而判断车床主轴箱内齿轮啮合不好或齿牙断裂的情况；移开电磁离合器支架，查看电磁离合器摩擦片及其固定螺钉是否损坏，从而判断是否为电磁离合器刹车故障。
　　故障五：由于机床电压不正常，或者刀架电动机的断路器跳闸、保险烧断、接触器未能正常吸合，机床电压未能达到刀架电动机所需380V电压，导致刀架电动机不能正常工作。处理方法：应该按图纸检查相关的保险及开关，检测调整机床电源，使供应电源达到机床要求电气方面的问题，即可解决。
　　故障六：数控车床在日常生产中，必须用冷却液进行冷却才能正常进行生产，如果刀架密封不好，冷却液、废料小颗粒伴着冷却液渗进刀架体，破坏了刀架体里的润滑系统，刀架体里的零件与伴着废料小颗粒的冷却液长期作用后，刀架体里的零件被冷却液腐蚀，或者废料小颗粒阻碍上刀架体的正常转动，都能使刀架不能正常转动。可拆掉刀架电动机轴的端盖，用相应大小的六方扳手转动电动机，手感一下轴的松紧程度，如顺时针用力可转动，但下次夹紧后仍不能启动，则可将电动机夹紧电流稍调小。如顺时针转不动时，属于机械卡死，则表明刀架体里的零件由于腐蚀，或者小颗粒阻碍而不能正常工作。处理方法：可按由上到下的顺序拆掉刀架体上端盖、发信盘的刀位信号线、发信盘等等，把已经腐蚀的零件用煤油进行清洗，用等级高的细砂纸，砂掉零件的生锈部分，恢复零件的应有精度，清除掉刀架体里的废料小颗粒。在拆卸刀架的时候，应该记录下拆卸的顺序，而且也应该记录下拆卸重要位置零件的相对位置，以便于清理完工作后，安装工作能正确、顺利地进行，此种冷却液渗入及废料小颗粒阻碍问题即可解决。
　　故障七：车床在运行时车床照明灯突然不亮，车床操作面板灯也不亮，系统电源正常，同时系统急停报警，和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。处理方法：依次分析人为原因，机械原因，电气故障等。由于电气故障较为常见又难于处理，我们来分析电气方面的原因。经常会出现失电区域和24v有关，并且该车床拥有两个稳压电源，一个是I/O接口电源，另一个是系统电源。失电区域都与I/O接口有关，于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮，说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道，稳压电源有电流短路和过载保护的功能，当电源短路或过载时自动关闭电源输出，以保护电源电路不被损坏。尝试把电源的输出负载线路拆下来，如果重新上电后指示灯亮说明电源本身没有损坏。通过分析如果排除以上各种原因后应该可以判断输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到车床床体。这样可以断定该线与车床发生对地短路，造成稳压电源处于自我保护状态，使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止，导致发生以上故障。　　
　　以上维修案例，可以作为类似故障的排除参考，当然一定要考虑到不同生产厂家生产的不同型号车床之间的差别，具体问题具体分析。分析故障时，从人为操作，机械原因，电气故障等角度分别考虑，往往可以起到事半功倍的效果。
参考文献：
1、《数控车床编程与操作》 刘蔡保? 化学工业出版社 2009年3月
2、《数控车床基本操作技术》 金盾音像出版社 蒋政? 亚蕾
3、《数控车床编程与操作》 于作功?陈玫? 人民邮电出版社 2009年10月
4、《数控车床故障诊断与维修技巧》 牛志斌 ?机械工业出版社 2005年4月