数控铣床故障分析及维修对策

刘金生1刘婉竹2

摘要：数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为（NumericalControlSystem），根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。简而言之，它是一种高技术密集型产品。如果想要准确并且很快地找到故障的位置和发生故障的原因，就必须依靠诊断技术。

关键词：数控铣床；故障；维修对策

数控铣床运行过程中，各模块故障发生概率较高，对数控铣床运行效率造成了较大的影响。因此，为保证数控铣床稳定运行，相关维修人员应结合具体故障情况，从电磁阀及管路故障、PLC控制程度故障、光栅尺位置测量故障等方面，进行逐一分析、逐一排除，保证数控铣床运行故障的有效解决。

1主轴故障及处理方法

数控铣床的主轴部分主要由主轴、轴承、主轴准停装置、自动夹紧装置、切削清除装置组成，是整个机床机械部分的重要组成部件。主轴部分的故障是机床使用过程中面临的重要问题，它的使用和维护好坏直接影响到机床的使用状况。下面就主轴的几个常见故障进行分析。

1.1主轴噪声及发热故障

主轴的噪声主要由变速系统中的传动轴、齿轮和轴承之间所产生的振动、摩擦和冲击所产生。大致可以分为齿轮噪声和轴承噪声两种。

对于齿轮噪声，主要是由齿轮的啮合产生。例如齿轮的齿与齿之间相互摩擦产生的自激振动所产生的摩擦噪声；齿轮与传动轴和轴承装配出现偏心而引起旋转不平衡惯性力所产生的低频振动；齿轮的齿与齿因连续冲击而产生受迫振动所产生的冲击噪声；齿轮由于受到外界激振力所产生的齿轮固有频率的瞬态自由振动噪声等。

为了避免或者减小这些噪声，一方面我们可以通过优化齿轮设计和改进制造工艺的方法，比如齿顶修缘、控制齿形误差和控制啮合齿轮中心距的改变等方法，从齿轮的设计制造上改变易产生噪声的因素。另一方面可以通过合理有效的润滑措施来控制噪声。

主轴的发热也多由冷却润滑油不足或者润滑油不净和有杂质等原因所产生，所以应及时补充润滑油，并注意润滑油的油质清洁度，必要时清洗主轴箱和更换新油。

1.2切削振动大

如果主轴在进行切削运动时振动很大，首先应考虑是否是由主轴箱和床身的连接螺栓松动造成，然后紧固连接螺钉即可。如果不是，则有可能是主轴与箱体精度超差或者是刀具与切削工艺上的问题，此时应先恢复主轴与箱体的精度，然后检查刀具和切削工艺，检查主轴和箱体的配合精度是否达到要求。

1.3主轴无变速

主轴无变速的问题主要是由液压系统造成，此时应考虑是否有压力不足，变档液压缸研损、卡死，变档符合开关失灵，变档液压缸拔叉脱落，变档液压缸窜油或内泄等原因。也有可能是变档电磁阀卡死，变档复合开关失灵的原因。根据问题的原因不同可通过检测、调整工作压力，修整液压缸毛刺和研伤，清洗、重装或更换变档复合开关，修复、更换密封圈，清洗、修理电磁阀等方法进行维修。

1.4主轴自动换挡故障

主轴的二、三级齿轮换挡传动主要存在于大中型的数控机床中，对数控铣床来说，这类故障往往有着复杂的诊断步骤，涉及到机械、数控系统、电气系统、液压系统等多部分。针对机械部件来说，当主轴无法执行换挡工作，电机一直低速运转时，有可能是自动换挡驱动机构的机械故障；当主轴虽然执行了换挡工作，但仍以低速运转无法进行后续指令的操作时，或者完成换挡后主轴的实际速度与指令速度不符时，则以数控系统出现故障为多。

1.5主轴准停故障

所谓主轴准停即主轴的定位功能，准停机构一般分为机械式和电气式两种。近些年来，电气式的准停机构应用范围较广。所以对于准停故障进行维修时，应先确定本机床使用的准停方式是哪一种，依据故障现象找出故障原因，然后根据维修部件的工作原理进行分析，再进行维修。

1.6主轴不转动

导致主轴无法转动的原因较多，比如主轴与电机的结带未拉紧，卡盘没夹紧工件，主轴拉杆没拉紧夹持刀具的拉钉等紧固不良的原因；也有可能是变档电磁阀体内泄漏，变档复合开关损坏等原因。针对不同原因，可采取调整、更换传动带，卡盘和拉钉的方式解决紧固不良的原因，或者检测、更换电磁阀和变档复合开关。

1.7刀具夹紧故障

刀具夹紧故障主要有刀具无法夹紧和夹紧后难以松开这两种。对于刀具夹不紧，有可能是刀具松夹弹簧的螺母松动或者夹刀的弹簧位移量小以及拉刀液压缸动作不到位造成。所以应根据不同的故障采取拧紧刀具松夹弹簧的螺母，调整夹刀弹簧行程长度，调整拉刀液压缸行程的方法来进行维修。

2导轨副故障及处理方法

2.1导轨研伤故障

导轨研伤是一般机床都不可避免的，在长期使用过程中，有可能因为地基与床身水平度改变造成导轨的局部面积负荷较大而产生研伤；也可能因为长期加工某种工件导致导轨局部长期受力过大导致磨损严重；除了使用过程中产生的后期研伤外还有因导轨材质不佳、润滑不良、刮研不符合要求和维护不及时所造成的研伤。

根据不同的研伤原因，可采取的维修措施有：定期对床身导轨水平度进行调整和修复导轨精度；对短工件安装位置进行合理分布，避免长期在一个位置的应力集中；以及采用良好的热处理工艺对导轨材质进行处理，保证润滑，提高刮研质量和加强对机床的维护保养工作等。

2.2接刀处加工面不平

产生这种故障的原因主要有导轨的直线度超差，导轨与工作台塞铁松动或塞铁弯度过大，机床水平度差导致的导轨弯曲等。此时可通过修刮导轨保持合理直线度；调整塞铁间隙，修整塞铁弯度；调整铣床的安装水平度的方法解决故障。

2.3导轨抖动

导轨工作台的抖动是由于滚珠丝杠副两滚道中的滚珠直径不一所导致的，这时应重新选配滚珠，使其直径一致。

3滚珠丝杠副故障及处理方法

3.1滚珠丝杠副噪声故障

滚珠丝杠副产生较大噪音的原因如果是滚珠丝杠副滚珠破损、丝杠支撑轴承破损，此时应更换破损的滚珠和轴承；如果是电机与丝杠联轴器联接松动和丝杠支撑轴承压盖没有压合的话，应拧紧联轴器的锁紧螺钉和通过调整轴承压盖使压紧轴承；如果是由于润滑的原因，只需改善润滑，定期加油。

3.2滚珠丝杠副转动不灵活故障

滚珠丝杠转动不灵活的主要原因有丝杠与导轨安装不平行，螺母轴线与导轨安装不平行，丝杠弯曲变形，丝杠受到的轴向预加载荷过大等。针对不同的故障可采取调整丝杠位置使其与导轨平行，调整螺母位置使其与导轨平行，校直丝杠，调整预加载荷的方法。

结论

但是很多数控机床，数控系统的结构是一样的，所以修复不同类型数控机床的故障诊断方法是相同的，故障的诊断与维修数控机床的其他类型的数控机床维修铣床技术的应用，可以实现快、好、省的维修效果。

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