数控机床机械故障的诊断方法研究

数控机床机械故障的诊断方法研究

孟盈良

摘要: 对数控机床机械进行故障诊断，不仅需要丰富的理论知识，还需要具备一定的操作经验。从实际出发，介绍了数控机床机械故障的诊断方法，以期为数控机床维修人员提供一定的帮助。

关键词:数控机床;机床;定位装置;精密仪器

引言：随着我国工业化体系的进一步完善，我国的工业机械向着大型化、精密化和自动化的方向不断发展。而对于数控机床这一精密的高科技机械而言，其维护工作具有较大的难度，且故障后的诊断更是需要一定的技巧和经验。机械故障诊断是利用机械表征信息判断机械故障的方法，从而确定故障性质和有效排除故障。数控机床是机电一体化的产物，其故障般是由机电内部原因引起的。因此，掌握一定的机械内部诊断方法，对数控机床的故障诊断有很大的帮助。

1数控机床的结构和引发故障的因素

数控机床的机械结构较为复杂，通常由机床基础部件、传送部件、定位装置和具有辅助功能的系统、装置，以及一些具有特殊功能的装置组成。数控机床是一种较为高级的自动化机械，具体操作中基本不需要人为控制。作为一台合格的数控机床，应满足一定的要求一具有一定的刚度， 在生产过程中应具备良好的抗震性;在生产中产生一定的热量时，应具有一定的热稳定性。数控机床作为一种精密仪器， 在工作过程中必然有一定的精度要求，且在操作方面需要具有一定的安全防护功能。数控机床是机电一体化的机械设备，因此，其故障可分为机械故障和电气故障。根据笔者的经验，绝大多数数控机床的故障是因机械部分的零件失效，进而导致精度下降引起的。因此，在排除故障的过程中，应先排除机械方面的故障，再排除电气方面的故障。

2数控机床机械故障的诊断方法

数控机床机械故障的诊断过程大体可分为3步:①识别数控机床的运行状态，检查是否存在异常。②检测数控机床的运行过程，在动态过程中观察运行情况。③判断故障的发展趋势,从而预测未来一段时间内数控机床的运行状态。有经验的操作人员可通过机床机械部分的某些特征或参数判断故障，这些特征或参数包括振动、声音和温度等。如果特征和信息正常，处于合理范围，则证明数控机床运行正常;如果特征和信息不正常，处于不合理范围，则证明机械存在一定的故障。

2.1简易故障诊断法

2.1.1用眼睛观察该方法

利用人的视觉观察机床机械部分的运行情况，比如查看机床机械的部件是否松动、零件是否损伤、润滑油是否充足、是否存在漏油现象等;观察机床机械外部的颜色，从而判断机床机械的温度;观察机械油箱中油料的黏稠度、颜色，从而判断油箱内部积淀物的量;根据金属废弃物的量判断相关机件的磨损情况;观察机械内部的关键轴承部位是否完好。

2.1.2用耳朵听该方法

利用人的听觉判断数控机床运行情况。由于数控机床属于精密机械，在运行过程中会发出有规律的声音，其节奏具有一定的稳定性。而存在故障的机床发出的声音紊乱，比如出现重音、杂音等。如果出现无规则、涣散的声音，则机床内部的零件可能已松动;如果出现碰撞的声音，则机床内部可能正在遭受撞击。一些有经验的维修人员会敲击数控机床的零件，从而判断机床零件是否存损伤。

2.1.3用手去触碰

使用皮肤触碰的方式可判断机床的运行温度。在人的皮肤触碰机床时，可先用手指或手指指节处对机床表面进行试探性触碰，如果温度较低，再使用手掌碰触机床表面，从而确定具体的温度。此外，使用皮肤触碰的方式还可以感受机床的振动程度，从而判断故障位置。

2.1.4 用鼻子嗅

利用人的嗅觉可判断机床高温部位的故障位置。机床上温度较高的部位往往是因机械剧烈的摩擦而造成的，当可燃物高温氧化时，会发出一定的气味，维修人员可根据气味找到故障位置。由于不同材料燃烧发出的气味不同，因此，采用该方法.还可以快速找到故障原因。

2.2故障检测中的油样分析法

在数控机床的运行中，通常会使用润滑油和液压油。根据油样分析结果可获得大量的数控机床运行信息。机床的运行离不开机械间的互相摩擦,而润滑油在摩擦中发挥了重要的作用。润滑油在机床内部的流动过程中，常产生一定的碎屑，工作人员通过对润滑油样的检验和分析，可间接地判断一些机械内部磨损的程度，从而找出磨损部位。

2.3机械故障的无损探伤法

无损探伤法是利用高科技手段检测故障的方法，其特点为在不损害机械的前提下，检测机械内部和外部的伤痕，可大大提高数控机床的故障诊断效率。但具体使用的过程中，要确定机械内部不存在危险因素时才可使用该方法。

3数控机床机械故障诊断发展展望

故障检测与维修是一项实践性很强的工作，在实际工作中如何尽快发挥它应有的作用，尽快成为我们得力的助手，取决于对使用设备和测试仪器的熟练程度。经验越丰富判断故障的准确率也越高，需要我们在实践过程中不断地总结和积累经验。随着信息化社会的发展，制造业的自动化程度在不断提高。市场对产品加工精度及质量的要求不断提高，要求设备的检测和维修都要在尽量短的时间内完成。特别是对复杂的数控设备的故障检测提出了更高要求。数控机床是现代和未来机械制造业中十分重要的基本单元，提高其设计可靠性、故障诊断的准确性和排故维修的有效性一直受到人们的高度重视。目前所采用的诸如直观检查法、特征量辅助诊断、故障树分析、模糊诊断等都是一些重要的方法。随着科学技术的发展，预计今后在多传感器信息融合、ANN与专家系统结合，建立集成检测与智能诊断维修系统等方面的研究将会更加受到重视，新技术的不断应用也将会给CNC机床故障诊断与维修带来新的生机。

结束语

本文基于系统可靠性理论,对大型装备组成的系统进行可靠性建模,系统可靠性分析从设备子系统的视角转为零备件链视角,根据同种零件在不同设备子系统中失效率不同以及相同的零件在不同设备中失效率不同的特点,对原可靠性模型进行的改进,在此基础上基于任务可靠性,计算备件在任务期间内满足可靠度约束的备件需求量。在数控机床的维修过程中，维修人员不仅要具备丰富的理论知识，还要具有一定的操作经验。只有这样，才能做好数控机床的机械故障维修工作。此外，业务人员还要掌握一定检测技巧，从而在复杂的维修过程中快速、准确地找到并排除故障，保证数控机床的安全、稳定运行。

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