浅谈数控车床综合故障诊断与维修
2017-7-13 来源：广州市高级技工学校 作者：王小媚
摘 要：数控车床在加工零件的过程中，很多时候加工出来的零件并不满足图纸的要求，看似正常的过程却不知问题出在哪里。例如 CJK6132 数控车床在加工时尺寸不稳定，X 向与实际尺寸相差 0.02mm 或 0.015mm 不等 。本文就针对这一常见现象，以CJK6132 数控车床为案例，对产生这种现象的故障原因进行分析诊断与排除，并写出维修流程。
关键词：数控车床；加工精度误差大；故障原因分析与排除；维修流程
CJK6132 是一种简易式的数控车床，经过改造后基本能满足教学的需求，但学生在操作过程中经常会碰到加工精度不符合要求的情况，让他们百思不其解。数控车床加工出来的零件不合格，是数控车床综合故障的最终表现，很多时候这种故障是带有隐秘性与渐发性，其产生的原因具有复杂性与多样性，给排除故障带来不少的困难，因此在排除过程中必须要熟读说明书与操作指南，对数控车床的性能特点与结构布局等有全面的了解。
CJK6132 技术参数
一、可能产生的故障原因
通过对上述故障现象的初步分析，可以判断出上述故障可能是由以下原因造成的：
1）刀架换刀后未锁紧。
2）机械运动阻力不均衡，快速运行或大切削量切削时，步进电动机失步。
3）加工工艺不合理。
4）机床水平变差，安装不牢固。
5）数控系统产生失步或所选配的驱动器功率不够，扭矩小。
6）加工工件使用的刀具选型不对，刀具易磨损，刀具装夹不正或不紧等。
7）机床在长期使用中磨损，丝杠的间隙增大，机床的丝杠反向间隙过大使加工过程的尺寸漂浮不定，故工件的尺寸误差总在此间隙范围内变化。
8）主轴存在全跳动或窜动。
9）尾座中心线与主轴轴心线同轴度差。
二、故障原因的分析与排除
（一）数控维修原则
数控机床故障诊断与维修的六大原则是：①先外部后内部；②先机械后电气；③先静后动；④先公用后专用；⑤先简单后复杂；⑥先一般后特殊。
（二）数控维修常用的诊断方法
①问；②看；③听；④嗅觉和触摸；⑤互换法；⑥隔离法。
（三）CJK6132 数控车床 X 向加工尺寸不符合要求的故障原因分析与排除
根据数控维修的原则与诊断方法，对比这列出的 9 种可能的原因，该故障可能是由单一的原因引起的，也可能是由多种原因共同作用导致的，所以我们每一项都要进行排查，以确保再次加工时不会再发生这种现象。
在这么多原因当中，我们可以先从简单的入手，再到复杂的。排查的顺序如下：
①检查加工工艺数据。根据所加工材料的性质，合理地编制加工工艺，选择适当的主轴转速，切削进给速度和切削用量。经过检查，加工者所选择的切削用量三要素都能根据材料的性质，刀具的材料，工件的相关技术要求，编制的工艺合理。
②检查所用刀具，只是轻微受到磨损，不影响加工，但是车刀伸出刀架稍长，而刀具应尽可能伸出的短些，因为车刀伸出过长，刀杆刚性相对减弱，削时在切削力的作用下，容易产生振动，使车出的工件表面不光洁。一般车刀伸出的长度不超过刀杆厚度的 2 倍。经调整，刀具装夹正确，工装夹具正常。这个细节是加工者在操作过程中粗心导致，正确的车刀安装方法如下图所示：
车刀的安装
③检查刀架换刀后反转时间是否足够（新刀架反锁时间t＝1.2s 即可），是否使刀架有足够的时间来锁紧，检查刀架的定位和锁紧螺母是否松动。经检查，各项目正常，换刀后，用百分表侧头触及刀架前端，用手晃动刀架上的刀具，观察百分表指示，经测量刀架锁紧正常。
④关闭电源开关，用手动转动丝杠，感觉机械传动顺畅。
⑤由于机床振动，容易造成机床水平变化，水平不良对机床精度相当影响大，不仅工件加工精度会受影响，长期以往，机床本身的固有结构精度也会发生不良改变。
故使用水平仪测量机床水平，发现机床水平变化明显，对于普通机床，水平仪读数不超过 0.04/1000mm，对于高精度的机床，水平仪超过 0.02／1000mm。调整时可选用精度0.02mm/ 每格的条式水平仪，但调整之前必须先确认水平仪本身之绝对水平，确认方法是，首先将水平仪放于工作台上指定点；然后待气泡稳定后记录其位置，在旋转 180°气泡停止时须与 0°
比较公差允许 1/3 格以内。按步骤调好水平后，紧固水平调整螺栓。
⑥检查数控系统。
首先判断程序是否按图纸要求编制，然后再根据所选的配置检查设置的参数是否合理，其次考虑所选配的驱动器是否合理，驱动器应该与伺服电机是配套的（包括功率、扭矩），看原来电机是多少功率，按照原来电机的功率和转速选伺服电机的功率和转速，伺服电机确定了，伺服驱动器也就确定了，然后驱动器要与数控系统形成对接，完成闭环。经查，所选驱动器合理。再
而通过观察相位灯判断电脑发给驱动器的脉冲是否有失步象，因为电动机失步会影响数控系统的稳定性和控制精度，造成数控机床加工精度下降，经观察，正常。最后发现快速定位速度参数设置稍高。原设置为 5000，现设置为 6000。这是操作者为了提高加工速度私自修改了参数，将其修改为出厂设定值 5000。
⑦检查丝杠间隙，发现明显变大。先通过调整丝杠螺母，调整滚珠丝杠预紧，调整减速齿轮间隙使间隙减少，再通过百分表测出间隙值（一般间隙在 0.15mm 以内），通过数控系统反向间隙参数补偿系统，使工件加工尺寸符合要求。
⑧检查主轴静态精度正常，无径向圆跳动、端面全跳动和轴向窜动。
⑨检查尾座中心线与主轴轴心线的同轴度正常。
三、维修流程图
四、结束语
数控机床是机电一体化的产物，技术先进、结构复杂。数控机床的故障也是多种多样、各不相同，故障原因一般都比较复杂，因此在出现故障时，维修人员也不要急于动手，盲目处理。虽然故障是千变万化的，但只要我们掌握了方法，细致、严谨，故障总会迎刃而解。
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