数控机床故障诊断方法探究

陈丹玲

（广西机电工业学校，广西 南宁 530000）

0 引言

企业竞争力是由技术创新能力、市场拓展能力、人力资源开发能力、资本运营能力、风险抗御能力等有机结合而构成的。在竞争中，一个企业所具有的能够持续地比其他企业更有效地向市场(消费者，包括生产性消费者)提供产品或服务，并获得底利和自身发展的综合素质。作为机电行业生产必不可少的核心设备，数控机床有效融合了计算机技术、液压技术、自动化控制技术、气动技术及电机技术等。数控机床的任何部位发生故障都会对设备的生产精度造成影响，从而生产出质量不达标的原件，甚至会致使数控机床的停产[1-2]。因此在实际操作运行期间，生产技术人员应创新技术理念，学习科学的管理知识，提高设备风险意识，应用科学的故障诊断方法进行数控机床故障排查，进一步提升数控机床的运行效率、提高数控机床产能，最大限度的发挥数控机床的实际价值，保证工业生产的有效展开[3]。

1 数控机床常见故障分析

1.1 数控机床运动系统典型故障分析

（1）数控机床滚珠丝杠运转时表现低灵敏度。滚珠丝杠的低灵敏度问题是由于部件的高负荷原因导致，从而使得丝杠及导轨之间不能实现平行的位置状态[4]。针对数控机床滚珠丝杠运转时表现低灵敏度的问题，应对轴向间隙进行适当调整，提高滚珠丝杠的承载能力，从而使丝杠及导轨之间达到平行的位置。

（2）数控机床滚珠丝杠产生的副噪声。形成数控机床滚珠丝杠副噪声的原因有很多，主要是因为丝杠缺少润滑、丝杠滚珠破损、丝杠轴承损坏等[5]。此故障类型比较常见，应进行定期的保养和维修，应定期对丝杠位置进行润滑等养护措施，如发现损坏应及时更换；及时调整轴承盖等位置，以保证对轴承断面起到压实的作用。

1.2 数控机床主轴运转典型故障分析

（1）数控机床主轴运转故障很多，其中比较典型的是因设计及生产精度不符合标准导致的。由于数控机床属于高精度设备，一旦出现设计及生产期间精度不符合标准的情况，数控机床主轴会持续受到冲击；零部件的安装精度无法得到保证，从而影响了安装牢固性及数控机床后期的运行效率[6]。所以，为了有效规避类似问题的发生，应加强对导轨精度及数控机床精度的测量检查，及时排查精度偏差，分析偏差原因是否是由数控机床系统故障导致，通过故障原因分析制定对应维修处理方案。

（2）数控机床另一类常见主轴运转故障是切削振动故障。此类故障多为数控机床运转时的结构问题导致，如：轴承的间隔缝隙太大、轴承紧实度不达标；数控机床立柱、主轴箱及床体之间造成松动分离；主轴箱、轴承的装配不符合安装标准规范等。以上问题应根据实际情况，通过定期的故障排查和维修及时排除故障隐患。同时，在主轴箱运转期间容易产出噪声污染，为有效控制，应保证主轴箱噪声源位置的噪声数值保持在75 dB 以下，一旦数控机床运转时的主轴箱噪声数值超过了这一限定值，可判断其已出现了故障，应及时处理。此类故障产生的主要原因是数控机床主轴部件的均衡性不符合要求导致，所以导致传动装置同步性发生异步及运转时稳定性不足。此类问题主要通过及时替换传动装置并对装置间距进行调整处理或及时替换新轴承得以解决。

1.3 数控机床导轨运转典型故障分析

（1）数控机床导轨运转的一类典型故障是导轨欠缺平整度及相应零部件因缺陷造成较差的应用效果等故障。以上问题应及时处理：调整导轨允差；更换性能和质量符合运转标准规范的部件。

（2）数控机床导轨研伤故障。研伤故障出现若不得到及时解决，将会损耗数控机床，影响数控机床床体和地基的稳定性，也增加所在位置的冲击负荷。为有效避免以上问题的发生，应定期保养和故障排查，对数控机床进行润滑保养，使设备保持在良好状态下运转。

2 数控机床常见的故障诊断方法

2.1 数控机床无损探伤故障检测方法

数控机床无损探伤故障检测方法是一种新型的故障检测方法，在数控机床处于常规运转状态时，应用无损探伤故障检测方法实现对设备进行全方位的故障检测，从而达到准确定位故障点位置，形成全面的检测数据，为今后的设备保养及故障检测维修形成数据依据。值得一提的是，数控机床无损探伤故障检测方法的测试环境对数控机床运转稳定性要求较高，检测时应保证数控机床内部元器件的安全稳定工作，确保内部无危险源干扰。

2.2 数控机床油样分析故障检测方法

另一类数控机床故障诊断方法是数控机床油样分析故障检测。数控机需要定期更换润滑油、液压油等以达到养护作用，保证数控机床正常运转造成的磨损。由于润滑油及液压油在数控机床运转中的使用频次高，所以在某种程度上也会反映设备运转情况。准确掌握润滑油及液压油对设备的影响状况，通过油样分析得出的有价值数据，从而判断设备故障，这是数控机床油样分析故障检测方法应用的目的。针对数控机床出现的故障，对油样外观、液压油或润滑油使用过程中元器件的磨损或抽取油样中含有的杂质等情况进行故障检测分析，判别数控机床的故障，并及时维修或更换相应的零部件。

2.3 数控机床机械振动故障检测方法

数控机床机械振动故障检测方法是比较常见的数控机床故障诊断方法。该方法对检测人员的技术要求较高，检测人员应对数控机床本身运转情况全面了解并做到：（1）应掌握数控机床是否发生异常故障、数控机床运转是否正常、运转档位对应速率是否发生明显变化等情况。（2）应根据轴承分布图纸及设备传动系统图纸等设备图纸分析判断数控机床设备及零部件的品控质量，保证设备及零部件质量符合设计标准要求。（3）应用数控机床机械振动故障检测方法时，应参考设备的信号状况及所在具体地理位置进行调测传感设备，以进行速度测试及振动测试。在进行机械振动故障检测方法的高频测试时，应采用先高后低的测试顺序进行，设置提高放大设备的增益数值，保证信号放大程度达到符合测试需求的数值要求。

3 数控机床故障诊断方法应用策略

3.1 根据检测规范，保证诊断实施的规范

数控机床诊断顺序应依据先易后难、先内后外、先机械后电气的原则。故障发生时，应先通过数控机床设备的整体到零部件法进行故障排查。若是多种故障共同存在时，应先解决较容易的故障，逐渐到较难的故障处理，最终实现整体问题的解决。通常先处理处于数控机床基本结构的机械类故障，为后续故障提供便利条件，之后电气故障的处理也会变得相对容易。

3.2 科学制定诊断工序，保证精确排查故障点

数控机床故障诊断的工序通常为：故障外观排查、确定故障涉及的范围、定位故障位置等。故障排查人员在进行故障诊断时，应参照诊断工序检测，从而精确定位故障点。首先通过一系列排查方法分析数控机床的故障，进而通过分析判断逐渐缩小故障发生范围，最后经过逐级排查实现精确定位故障点。

3.3 根据故障类型合理选择诊断排查方式

由于数控机床包含的元器件较多，因此在发生故障时根据不同类型及属性可划分为很多故障种类。根据故障类型不同，可分为固定故障和随机故障；根据故障属性不同，可分为电气故障和机械故障。依据故障种类的不同进行故障诊断排查方式的选取或通过组合诊断排查的形式进行，不同种类的诊断方式配合使用各自的注意事项并注意诊断顺序的合理选择。

4 结束语

工业技术的进步，数控机床逐渐替代传统的机械机床，合理应用数控机床故障诊断方法对数控机床进行故障诊断、排查及维保是行业发展的必然要求。本研究围绕数控机床故障诊断方法进行研究，在针对数控机床常见的故障进行分析的基础上，分析了数控机床典型的故障诊断方法，进而提出了数控机床故障诊断方法的应用策略，目的是通过针对数控机床常见的故障原因及典型的故障诊断方法分析，为提高数控机床的运行效率、提升数控机床产能提供参考。