数控机床的维护与维修方法初探

2022-11-19王炳恺

南方农机 2022年21期

关键词：主轴机床部件

王炳恺

（江苏省盐城技师学院，江苏盐城 224000）

1 数控机床的维护保养

1.1 维护要求

数控机床是工业生产过程中，不可或缺的重要设备之一，为确保机床始终处于良好的工作状态，要做好相关的维护保养工作。数控机床维护的基本要求如下：

1）完整性。数控机床是由诸多零部件组合而成的机电一体化设备，维护过程中，要求所有零部件齐全、完备，线路与管路完整，无破损的现象。

2）清洁性。数控机床从内部到外部要干净、整洁，无油污、无锈蚀，各个滑动面、齿轮等应无明显的碰伤痕迹，无油垢。所有部位要“四不漏”，即不漏油、不漏水、不漏气、不漏电，加工中产生的垃圾要及时清理干净。

3）灵活性。为确保数控机床关键部件的灵活性，要依据相关的润滑标准，定时定量加油和换油，油质应当与规定要求相符，油线清洁、油标明亮、油路畅通[1]。

4）安全性。数控机床维护严格实行定人、定机制度，操作人员要熟悉机床的结构，并遵守规程操作与维护，正确、合理使用，精心保养，发现异常及时检查，将故障消灭在萌芽当中，保证机床的运行安全性。所有防护装置要齐全、可靠，控制系统稳定，接地良好，不存在事故隐患。

1.2 维护内容

1）对工作场地全面清理，按照日常检查卡的规定要求，对数控机床的操作手柄、控制装置进行检查，看是否处于停机位置；检查安全防护装置，看是否完整牢靠；查看电源，看是否正常，做好相关的点检记录。

2）认真检查润滑装置、液压系统的油质和油量，严格按照润滑图表的规定要求加注油品，使油液始终保持清洁状态，油路畅通，润滑状态良好，液压稳定。

3）检查数控机床的各个部位，确认正常后，方可空车启动。先空车低速运行3 min～5 min，检查各部位的运转状况，看是否正常，润滑是否良好，确定无任何问题后，方可进入工作状态[2]。使用中，不得超负荷或是超规范运行。

4）数控机床运转过程中，要对各部位的运行情况加以注意，发现异常后，应当立即停机，查明原因，采取有效的方法和措施加以处理。要保护好数控机床的基准面、滑动面以及导轨，确保清洁，避免受到损伤。应经常对润滑和液压系统进行清理，使其保持洁净状态，降低故障问题的发生概率。

1.3 维护要点

1）数控机床要保持良好的润滑状态，对润滑系统定期检查和清洗，添加或更换润滑油脂、油液，使机床的导轨、丝杠等部件能够始终保持良好的润滑状态，从而最大限度减缓机械部件的磨损速度，延长数控机床的使用寿命，达到维护目标。

2）定期对数控机床的液压和气压系统检查维护，定期化验液压系统的油质，看是否需要更换，定期清洗或更换润滑、液压、气压系统的过滤器、过滤网[3]。气压系统要及时对分水滤气器放水。

3）数控机床所处的工作环境一般都是车间，在生产加工的过程中，不可避免会产生金属粉末、油雾、灰尘等，这些物质落于电气柜上，容易引起元器件绝缘电阻下降，进而造成机床故障，严重时甚至会导致元器件或PCB（印制电路板）损坏。对于主轴控制系统安装在强电柜的数控机床，若强电柜门关闭不严或是密封不良，则可能导致电气元件损坏、主轴控制失灵等问题。因此除了定期开展相应的维护工作外，在平时，要尽可能减少电气控制柜门的开启次数。

4）对直流电动机的电刷和换向器进行定期检查、清洗及更换，发现问题及时处理。清洗时，可以用无纺布蘸取酒精擦拭，去除表面的灰尘。如果表面过于粗糙，则可用砂纸打磨处理。适时对各坐标轴开展超程限位试验，并定期检查数控机床的电气部件，包括插头、插座、电缆、继电器的触电等，看接触是否良好，检查PCB，看表面是否洁净，有无灰尘吸附[4]。伺服电源变压器、电动机的绝缘电阻应当与规范要求相符。

5）要经常性检查数控柜、电气柜，看柜内负责冷却降温的风扇运转是否正常，风道过滤网有无堵塞的现象，若是风扇不转或是滤网堵塞，则应当及时采取相应的方法处理，以免温度过高，导致数控机床的零部件受损。

6）对于部分长时间不用的数控机床，要加强维护，使其保持良好的性能，以满足使用需要。经常为长期闲置的数控机床通电，每间隔7天左右通电一次，并在机床锁住不动的情况下，让系统空转。通过通电能够使电气元件发热，驱散潮气，保持干燥，降低故障的发生概率，确保其性能稳定、可靠[5]。在湿度较大的地区，经常对数控机床通电，能够使设备故障显著减少。

7）常规的数控机床中，用于存储参数的器件为CMOS，它相当于一个小型的存储器，其中存储的内容在数控机床断电时，凭借内部的电池供电。当电池长时间使用后，电压会不断下降，当降至一定值后，便可能无法满足供电需要，此时若是断电，则会导致参数丢失。而重新设定数控机床的系统参数是非常烦琐的工作，设置不当会影响机床的加工精度[6]。为避免这一问题的发生，要在机床维护中，定期对电池的电压加以检查，并在电压降至限定值时，及时更换电池。通常情况下，即使电池中电量并未耗尽，在年度检修时，也要进行更换，以此来确保数控系统的运行稳定性，避免数据丢失。

8）对于数控机床而言，系统允许的电网电压在额定值的10%～15%之间，一旦超出，会导致数控系统的运行稳定性下降，严重时，将会造成电子器件损坏。所以，在数控机床维护时，要留意电网电压的波动情况，在电网质量相对较差的地区，要配备数控机床专用的交流稳压电源供电，这能够使机床电气系统的故障率显著降低。

9）定期检查数控机床的精度，当机床运行一段时间后，精度会发生一定程度的变化。所以要定期校正。常用的校正方法有以下两种：一种是通过系统参数补偿，如丝杠螺母反向间隙补偿、螺距误差补偿、参考点校正等；另一种是通过调整和预紧的方法，消除机床机械部件的间隙，以此来恢复精度[7]。

10）当需要启用长时间不用的数控机床时，机床的运动部件会因为油脂凝固、灰尘积聚、锈蚀等情况影响传动性能，从而导致机床的精度下降，并且还可能造成油路系统堵塞。从电气方面看，数控机床电气控制系统的硬件，是由大量的电气元件组合而成，这些元件的性能和使用寿命具有离散性的特点。从宏观的角度看，可以分为三个阶段，第一阶段为磨合阶段，即投入使用的一年以内，该阶段的机床在产品保修期，出现无法解决的问题时，可以得到厂家免费的维护或维修[8]；第二阶段为有效寿命阶段，在该阶段除了要正确、良好使用外，还要加强维护保养，降低机床的故障率，延长使用寿命；第三阶段为衰老阶段，进入该阶段后，机床的电气硬件故障逐步增多，此时要做好定期的维护和检修，使机床保持良好的状态。

2 数控机床典型故障的维修方法

数控机床在使用过程中，会发生一些故障，比较常见的有报警异常、主轴无法启动、导板无润滑以及刀架故障等。上述故障的维修处理方法如下。

2.1 报警异常的维修

在数控机床中，机电部件是较为重要的组成部分，若是数控系统出现无法重新返回参考点的情况，则会造成报警异常。导致该故障的主要原因是，运行中的数控机床在寻找参考点时，无法准确接收到减速信号。针对该故障问题，可以采取如下方法维修处理：

1）对X轴和Y轴认真检查，看有无异常状况，若是发现某个轴存在异常，则可采用手动的方式恢复。

2）检查减速开关的信号，并观察各部件是否处于关闭状态。同时，还要检查开关及部件的完好程度，看有无受损的迹象。排查后，按照具体的故障类型，采取针对性的措施排除故障，使数控机床恢复到正常状态。

2.2 主轴无法正常转动的维修

主轴是数控机床中较为重要的机械部件，当主轴无法正常转动时，机床将不能运转。该故障在机床运行过程中时有发生，故障现象为电源指示灯正常亮起，但电机却无法启动，引起该故障的原因有马达失灵、变流器故障、输入信号失准等[9]。针对该故障，可以采取如下方法维修处理：

1）检查数控机床的电动机和逆变器信号，看是否存在故障，随后判定主轴的转动状况，若为单向运行，可在维修过程中，将变频器和电机去掉。如果主轴仍然无法正常转动，则应检查逆变器信号、转换器信号及线路连接情况，确认全部正常后，观察数控系统运行时指示灯的反应。

2）在检查电器线圈驱动电路装置时，要注意观察指示灯的状况，确认指示灯正常且全部线路都接触正常后，主轴无法转动的故障便会随之消除。

2.3 导板无润滑的维修

在数控机床中，导轨的润滑程度与机床的运行状态具有密切的关联，若是导板无润滑，则可能造成机床故障。针对导板无润滑故障，可以采取如下方法维修处理：数控机床停机，拆卸后，查看机床的轨道、自动泵、进油管等部件；若是进油管无异常，则应当对油分离器进行拆卸，并检查泵内的油量和通路的畅通情况，按照异常现象，选择相应的方法处理，使润滑恢复正常状态。

2.4 刀架故障的维修

1）在数控机床中，刀架失效是常见故障之一，主要原因为更换刀架时，电动刀架无法停止转动。该故障发生后，要先检查机床上的报警装置，并按照提示输入相关说明，随后重点检查系统的串行通信端口，看是否存在输出电压，发现电压时要及时清除。测试电压的过程中，可以使用万用表。如果该位置无故障问题，则可判断为系统原因导致，此时需要对数控机床的主板进行检查。此外，还有一种情况会造成刀架失效，即刀架油箱连接异常。当系统、连接全都正常时，要全面检查磁盘电路板，看是否存在开焊的情况，发现开焊，应在故障排除中，用电烙铁和焊锡，将磁盘电路板修复，使电路板恢复正常。若是故障仍未消除，则可按照换方向盘的方式检查。排查中发现的问题，应当与机床生产厂家取得联系，由专业的维修人员处理。

2）数控机床刀架失效故障维修过程中，常用的处理方法有两种，一种是处理构造断层，在处理数控机床刀架故障时，传动部件的关系处理是重点环节。所以在检查机床零部件时，必须严格依据相关规程的要求，调试机床零件，保证预紧参数达标。旋转部件会产生一定的噪声，起结构屏障作用，维修时要重点检查油分离器和油球，确保无堵塞及损坏的现象。数控机床是一种构造比较特殊的机电一体化设备，这种特殊性主要体现在其内部仅有压入轴承上[10]。基于此，要消除机床运行时的安全隐患，就必须保证管道内壁光滑，圆球饱满、无缺损。另一种是处理运动故障，其成因为参数设定问题。对此，应当在第一时间更换掉受损的机械手夹紧销，并将弹簧上的螺母拧紧。维修该故障时，要控制好螺母的最大压力，不得高于额定参数。此外，刀架故障发生后，为准确确定故障部位，可以采取逐项检查和检测的方法，随后使用万用表，检查电气元件。