数控机床机械故障诊断方法及应用分析

马永丽

摘   要：随着工业技术的不断发展，数控机床已经成为零件加工、器具制造的重要设备。因此很多学校都在引进不同加工功能类型的数控机床，来满足对学生全面的一个培养，便于学生到岗位后直接就可以为企业带来效益。在使用中数控机床相比其他机械来说，数控机床同样会出现不同程度的机械故障，对于教学工作来说，针对具体的故障展开教学能够有效提升学生的专业水平以及在机床加工时提高使用效率。由于数控机床的类型、结构有所区别，所以诊断方法的选择也会有一定的差异。因此，本文对目前常用的数控机床机械故障诊断方法进行简要的介绍，同时也对其应用进行分析，为后续数控机床故障诊断提供参考和借鉴。

关键词：数控机床  机械故障  诊断  应用

中图分类号：TG659                                文獻标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）06（b）-0097-02

相比来说，数控机床不仅具有结构复杂这一特征，其各个机械构件的精度要求也相对较高，只有这样才能生产加工出精密度达到技术要求与标准要求的产品。正因如此，在日常维护、使用过程中，也常会由于各种问题导致数控机床出现不同类型及程度的故障。因此，故障的排查与维修就成为数控机床使用维护的重点工作。目前来说，数控机床机械故障分为简易诊断法和精密诊断法，不同的情况下需要采用不同的诊断方法，才能更为准确地找到故障位置，并对其进行有效的处理和维修。

1  数控机床的组成结构

数控机床的技术性比较强，外部结构有机床本体和计算机数控装置组成;内部结构组成上主要由主轴驱动系统组件、进给伺服驱动系统组件、定位、软硬限位装备以及辅助设备等组成。在教学过程中也需要对这些部件结构功能进行重点的介绍与分析。

数控机床属于自动化设备的一种，通过获取命令来进行工作，加工过程中不需要人工进行操作，为了保证数控机床的工作效率，因此，需要具备一定的质量标准，即具备变形抵抗力、抗震效果好、自动散热性等特点。

一般来讲，数控机床的故障主要是机械故障、软件故障以及电气故障这三种，软件故障主要是因为工程设计师在对机床进行编程时，存在不合理的设计或编程失误以及参数设置错误等，都会引发软件故障，只需正确修改编程，正确设置参数即可进行修复;电气故障则分为执行电器障碍、元件检验障碍等，机械故障产生的原因比较多，外界碰撞、温度异常、力度过大等都会发生机械故障，需要学生掌握实时对数控机床进行监测的技能，从而保证及时进行诊断及修复事故能力，从而减少经济损失。

2  数控机床机械故障诊断方法

在发生数控机床机械故障的同时，技术人员需要首先按照以下步骤对机床的整体状态进行评估。第一，对数控机床的工作状态进行分析，明确异常的位置;第二，对机床的工作流程进行分析，重点检查零件加工程序的情况;第三，对故障的发展趋势进行评估，明确机床一段时间内的运行情况。在实际应用中，一些技术高超、经验丰富的技术人员往往能够根据具体的细节来判定机床的故障情况，比如声音、温度等。

2.1 数控机床机械故障简易诊断法

在发生机械故障时，一些故障会导致数控机床部分结构表面出现损伤，此时则可以运用视觉观察法对数控机床表面的光洁度、颜色等进行观察，明确变化情况。另外，也可以对机床颜色的变化情况进行观察，明确是否是温度异常变化所导致的机械故障。同时，也可以观察机床油箱内部液体的颜色，明确是否有沉积物存在，并明确沉积物的含量。最后根据废气金属的状态来评估机床零件的损伤情况，并对机床轴承进行检查，明确其损坏情况。

数控机床在运行过程中会产生一定的声音，运行状态正常的机床其声音是有规律的，所以当声音规律发生变化，在一定程度上能够证明机床出现故障。一般来说，机床安全故障问题发生时，机床会出现杂音、重音，有零件松动时，则会出现无规则、涣散的声音以及工件轻微颤动的现象。如果有连续不断的碰撞声，则说明数控机床内部有撞击问题。

机床在运转过程中，由于构件之间相互摩擦，会出现温度的变化，且机床各部分的温度都能保持较为稳定的状态，温度也处于一定范围内。所以，教师可以指导学生对机床各部分进行触摸，以感受其温度变化情况，从而能够明确机床是否存在温度异常变化等情况，也能具有针对性地了解故障的具体位置。但是，在触摸过程中应该注意安全，应先用手心靠近机床设备，在一定距离范围内感受机床的温度是否会造成烫伤，在不会造成烫伤的情况下再用指腹感受机床温度变化。

与触觉观察法类似，嗅觉观察法则是运用机械摩擦时会有一定的物质挥发出来，这些物质往往具有一定的气味，故障的出现往往会导致异常摩擦的发生，同时产生的挥发性物质也会发生一定的变化。在这种情况下，教师也可以通过介绍辨别气味的方式来帮助学生确定故障的类型。

2.2 数控机床机械故障精密诊断方法

在实际检测过程中，很多故障的表现并不明显，这就需要技术人员采取精密检测方法来确定机床的具体故障。

在实际检测过程中，技术人员可以通过温度检测仪器来观察设备的运行温度变化。目前常用的方法包括接触性温度检测和非接触性温度检测，前者一般利用热敏涂料或者在机床表面贴测温贴片等方式来判断温度变化情况。后者则主要运用红外热成像仪等遥感设备对机床温度进行检测。对于危险系数较高的设备，一般会采用后者技术对设备运行状态进行精密检测，从而掌握设备的故障情况。

由于部分数控机床自身精密度较高，所以其故障也相对隐蔽，但是故障一旦存在，就会导致机床出现不同程度的异常振动，对于细微的振动则可以运用振幅检测设备对其运行状态进行监控，从而根据振幅变化情况以及具体的数据对机床的故障进行分析和判断。

在很多故障发生过程中，机床润滑油中会有金属碎屑，并且加工材料和机床本身材料有一定的區别。所以，通过对机床润滑油进行油样分析，能够通过明确油样中是否有机床结构物质的方式来明确机床是否损坏，以及根据实际的碎屑性质来确定机床的损坏部位。另有机床在安装过程中定存在误差，可以先让学生利用平衡仪来把机床在安装过程中机床各个轴的平衡位置找正，而减少加工误差。

目前，我国各类无损探伤技术与设备已经处于较为成熟的阶段，因此在实际工作中，经常会采用无损探伤设备对机床的状态进行检测，这样的检测方法一方面不会由于拆卸设备导致安装故障的发生及安装误差变大，另外一方面也能有效提高检测的精度。但是，由于很多无损探伤设备本身含有一定的放射性物质，所以这种技术的应用需要在专业技术人员的操作下完成。

3  结语

综上所述，数控机床常见机械故障的检查方法可以从简易诊断方法和精密诊断方法两方面选择，其基本原理大同小异，但是需要根据设备故障的实际情况进行选取。一般来说，简要方法多用在故障初步排查中，精密方法则对运用在微小故障或者危险设备故障排查之中。同时，我们也应该清楚地认识到，数控机床不同故障之间的内在联系，这是因为系统故障发生时，也会导致数控机床的异常动作，从而导致机械故障的发生。并且，不规范的机床维护方法和机床加工操作方法，同样也会导致机床故障的出现。因此在实际加工操作中，需严格按照技术标准以及设备使用说明书进行加工与维护，才是解决故障最有利的措施。

参考文献

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