普通机床和数控机床的故障维修策略
2023-10-25 来源：河南技师学院 作者：温永涛
摘要：先进的工业制造离不开机床的发展，但是我国的机械行业大而不强，缺少维护和维修人员。文章介绍了普通车床和数控车床常见的机械故障和电气故障，并分别探讨了普通机床和数控机床的两类故障的维修策略。希望能对机械操作及维修人员有帮助。
关键词：雕刻机；丝杠螺母副；车床；主轴；发信盘
20世纪90年代以来我国数控机床产量 以年均18% 的速度迅速增长，从 2002 年开始，数控机床已成为我国机械制造业的主流装备。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
2000 年以来，我国机床行业每年以两位数的速度增长，迎来了快速发展阶段，机床行业的整体素质提高很多。从 2002 年起，中国连续 7 年成为世界机床消费第一大国，但由于技术水平低下，维护和故障维修水平不高，我国机床行业“大而不强”。
1、普通机床和数控机床的故障类型
数控机床的故障分为机械故障和电气故障两大部分，具体如下。
1.1 机械故障
1.1.1 普通车床的机械故障
（1）车螺纹时丝杠正常旋转进给箱无法正常移动。开合螺母挂到开的位置时，丝杠空运行溜板箱不移动，开合螺母挂到合的位置时丝杠带动溜板箱移动，当刀具接触到工件时溜板箱不能正常移动。溜板箱的移动
是靠上下两个瓦块抱死丝杠带动溜板箱移动，当其中一个瓦块脱落时丝杠带动溜板箱运行，由于无法接触到工件，溜板箱受力较小，丝杠还能带动溜板箱移动，当车刀接触到工件时，溜板箱受力较大，会停止移动，无法加正常加工零件。
（2）重切削时主轴转速降低或自行停车。切削深度过大，主轴转速降低严重时会停车，主轴箱还伴有少许黑烟冒出，主要原因是主轴箱摩擦离合器调整过松或磨损，电动机传动带过松或磨损严重，传动带磨损严重后会出现断裂。
1.1.2 数控车床的机械故障
有很多操作工没有维护经验，特别是小作坊式加工。他们只要求机床能够运行，没有过多地关注维护设备，这是不正确的。机械设备跟人的身体一样是有年限的，人的身体劳动强度大了，需要休息，设备在长时间使用后也需要停机维护。如果设备一直工作不维护，时间长了加工出来的产品就会不合格，还会导致设备的损坏。
（1）设备磨损故障。在数控机床维修中，有操作人员对设备维护不重视，导致设备正常磨损期变短，设备加工出来的产品不合格。特别是玉石雕刻机，加工出的产品误差达 0.5 mm。如此大的加工误差不是一天形成的，是由于机床长期得不到维护，误差刚开始比较小，半年之后就达到 0.5 mm。
（2）机床主轴转速与实际输入代码 S 值不一致。使用数控机床低挡运行时，低挡最高转速是 650 r/min，可实际转速却达到 1 100 r/min。
（3）急停报警故障。机床超程后急停报警无法消除，按下超程按钮不松开同时按下复位键，急停报警还是无法消除。
1.2 电气故障
1.2.1 普通车床的电气故障
普通车床电气柜里面的元件比较少，主要包括开关电源、接触器、继电器、保险等元器件。普通车床 的电路分为主电路和控制电路两部分。
主轴旋转的控制电路容易产生电气故障，导致主轴不转。主轴的控制线路主要是控制主电路的接触器，当控制线路接通时，主轴主电路上的接触器线圈得电，继而接触器主触点闭合，主轴电机得电启动并带动主轴旋转。主轴不转的原因，从控制电路来分析，主要是主轴启动按钮发生故障。主轴启动按钮是由塑料制作而成，而且按钮开关有些地方的工艺是薄壁，所以时间长了按钮开关容易老化，薄壁的地方容易断裂。普通车床的按钮开关使用比较频繁，也缩短了按钮开关的使用寿命 。
1.2.2 数控车床的电气故障
数控车床最容易出现电气故障的部位是四工位刀架，出现如刀架找不到刀位、不能锁紧报警、无法正常启动报警等故障。以大连机床厂生产机床为例做简要介绍，数控车床上的发信盘，当需要某个刀位时，相应的发信盘就会有信号。发信盘和磁钢的位置要对应上，如果发信盘和磁钢的位置不能完全对应会出现两种情况。第一种情况是刀架会不停旋转找不到自己的位置，导致机床报警换刀超时；第二种情况是刀架可以正常正转，旋刀反转锁紧，但是刀架位置不对。此外，显示器也容易出现故障，如机床显示器带电的情况下不亮，甚至显示器上的字看不清楚。此类故障会影响数控机床的正常运行，甚至导致设备使用寿命缩短。
2、普通机床故障的维修策略
机械设备的使用是有年限的，也就是说设备也是有使用寿命。在对设备维修时，可以看作为人诊病，对设备进行望、闻、切。“望”就是对设备先进行观察，主要观察设备的型号、系统、面板等。“闻”就是听设备的运行声音，在维修的时候把“闻”放在最后一步，当询问完操作人员后，能够作出正确的判断后再开机启动听设备有无异常声音。“切”就是用手触碰设备，去判断设备有没有发热等情况。
设备的维修方法多种多样，要根据具体情况具体分析。车床使用较长时间后，各部件开始老化，线头出现松动、破皮，会出现漏电情况。设备的漏电保护措施做得还是很到位的，当机床控制电路漏电时，机床保险会起作用。查找电路时首先要根据电路图查找熔断器，可以使用万用表测量熔断器的阻值是通的还是无穷大，来判断熔断器是否烧坏。在更换熔断器后，主轴会恢复正常转动，如果使用不长时间后，熔断器又烧坏，就要检查线路漏电点，完全解决故障 。
2.1 普通机床机械故障维修方法
（1）车螺纹时丝杠正常旋转进给箱无法正常移动的维修方法。要打开溜板箱检查瓦块，如果有一个瓦块脱落，会出现不加工零件时丝杠可以带动溜板箱，当车刀开始加工时丝杠正常旋转而溜板箱不移动。对此，需要调整摩擦离合器，修磨或更换摩擦片，适当调紧传动带或更换磨损严重的传动带。
（2）重切削时主轴转速降低或自行停车的维修方法。应检查并调整电动机传动带的松紧度；再调整摩擦离合器的摩擦片间隙。如果还存在问题，则应该检查相关元件的磨损情况，如果磨损严重，就需要修理或更换相应元件。
2.2 普通机床电气故障维修方法
以大连机床集团有限责任公司的普通车床为例，介绍电气故障的维修方法。
（1）车床的快速按钮故障的维修方法。车床的快速按钮在操作手柄端部，当搬动手柄时床鞍和小滑板移动。在床鞍移动时按下快速按钮，这时床鞍快速移动以增加效率。快速按钮设计的位置合理，但是手柄的设计有缺陷，手柄里面的接线头容易脱落或者里面的电线容易破皮，从而导致漏电，漏电首先会烧毁熔断器。熔断器烧毁后主轴不能正常运转，但是机床显示灯显示机床有电，此时应该更换熔断器把漏电点用胶带绝缘，使机床恢复正常 。
（2）急停按钮故障的维修方法。急停按钮在车床上的固定和启动按钮一样，固定端时间长了会松动甚至断裂。因此，急停按钮也是机械设备后期容易出故障的一个重要部位，在使用急停按钮时，要注意按钮是否松动，如果出现松动要立即紧固。
3、数控机床故障的维修策略
3.1 数控机床机械故障维修方法
（1）设备磨损的维修方法。设备发生磨损后，需要使用润滑油进行及时维护。如果磨损情况较为严重，则需要对磨损部位进行修理或直接更换相应元件。
（2）机床主轴转速与实际输入代码 S 值不一致的维修方法。需要检查高低速挡杆是否挂到位置，查看PMC 信号显示状态可以直接观察挡杆是否到位。步骤如下：首先，按下系统按钮打开系统参数，按下软键 PMC 找到 PMCDGN 软键，按下 PMCDGN 软键找到STATUS 软键，按下 STATUS 软键屏幕显示检测画面并找到 X3.4 和 X3.5 位，查看输入位的信号变化。当挡位挂到 75-830-2500 时，X3.4 位的状态显示 1，X3.5位的状态显示 0；挡位挂到 20-216-650 时，X3.4 位状态显示 0，X3.5 位状态显示 1。如果 X3.4 与 X3.5 位同时为 0，在空挡位置，X3.4 与 X3.5 位同时为 1，就会出现代码 S 值与实际转速不一致，这时候就要重复挂高低挡位置，直到 PMC 监测信号正确，主轴转速代码S 值和实际转速一致。如果重复挂挡还不能解决问题，需要改变传感器位置。
（3）急停报警故障的维修方法。数控机床的急停报警有按下急停按钮报警和超程报警，只要按下急停按钮或者机床工作台超出设定的行程，机床就会停止运行。硬限位是限位开关，可以通过改变限位开关位置设置限位点，当机床硬限位起作用时，可以通过机床面板上的超程按钮消除报警，按下超程按钮键不松手然后同时按复位键，这时急停报警不显示，把工作台移开限位开关然后松开超程解除按钮，机床报警完全消除。当硬限位开关内部塞满切屑，开关活动触点被压到后无法正常弹起，这时候机床急停无法正常消除，需要检查限位开关清理开关内部的切屑，触点复位限位开关恢复正常使用，急停报警消除。
3.2 数控机床电机故障维修方法
3.2.1 四工位刀架故障维修
机床长时间使用会导致有些螺丝松动，特别是经常运动的部分。刀架就是其中之一，当刀架一直旋转找不到刀位时，需要打开刀架上端盖子，看下发信盘是否松动，可以用手触碰圆形的发信盘。如果发信盘松动可以把上面的紧固螺母锁紧，在锁紧螺母时要把发信盘的位置稍作调整，然后在 MDI 模式下换刀看是否正常，如果不正常就要向相反位置旋转发信盘，直到找到正确位置。
如果发信盘没有松动，就要观察发信盘是否烧坏。可以通过肉眼观察发信盘是否有位置发黑，如果发信盘发黑说明发信盘已经烧坏，这时发信盘就没有维修价值，可以直接更换发信盘。此外，还可以观察发信盘的接线端子，线是否松动或者线头脱落，及时对接线处进行紧固 。
3.2.2 系统面板显示器故障维修
多数机械设备都安装有显示器，显示器可以显示机械设备的工作坐标、运行程序等。那么给显示器供电的电源是由开关电源提供的，开关电源的输入电压是 220 V 交流电压，输出的电压可以是 110 V 交流电压或者 24 V 直流电压，显示器的电源电压是 24 V 电压。在使用机械设备时，显示器显示有电源但是亮度不够或者完全不亮，这时候就需要检查开关电源。用万用表测量一下显示器的输入电压是多少伏，如果低于 20 V 显示器就会不显示屏幕。可以通过调节开关电源输出电压值，把电压调高到大于或等于 20 V，显示器就会恢复正常。开关电源电压变低，一般是由空气潮湿造成，所以要保持电气柜的通风干燥。如果测量显示器输入电压大于或等于 20 V 就需要查找其他原因。
4、结束语
为了减少机床的故障率，“要预防为主、养修结合”是机床使用和检修工作的正确方针。根据机械设备的故障特征曲线— “浴盆曲线”，对机床进行计划的维护、检查与修理，预防急剧磨损的出现，是一种正确的修理制度。此外，技术维修人员应该明确普通车床和数控车床故障特征和维修策略，对发生故障的设备及时采取正确的维修措施，避免设备“带病”运行，为企业的生产保驾护航。
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