机械故障的有效诊断方法

数控机床在运行过程中，机械零部件受到冲击、磨损、高温、腐蚀等多种作用，运行状态不断变化，一旦发生故障，往往会导致不良后果。因此，必须在机床运行过程中或在不拆卸全部设备的情况下，对机床的运行状态进行定量测定，判断机床的异常及故障部位和原因，并预测机床未来的状态，以提高机床运行的可靠性和机床的利用率。

数控机床机械故障诊断的任务如下：

（l）诊断引起机械系统劣化或故障的主要原因。

（2）掌握机械系统劣化或故障的程度及故障的部分。

（3）了解机械系统的性能、强度及效率。

（4）预测机械系统的可靠性及使用寿命。

机械系统故障的诊断方法在诊断技术上大体分为“实用诊断技术”“常用诊断技术”“现代诊断技术”3种方法。一般情况都采用实用诊断技术来诊断机床的现时状态，只有对那些在实用诊断中提出疑难问题的机床才进行下一步的诊断，综合应用3种诊断技术才最经济有效。数控机床机械故障的诊断方法如表2.3所示。

表2.3　数控机床机械故障的诊断方法

实用诊断技术方法也称机械检测法，它是由维修人员使用一般的检查工具或凭感觉器官对机床进行问、看、听、触、嗅等诊断，即通过对数控机床形貌、声音、温度、颜色和气味的变化来判断其故障。它能快速测定故障部位，监测劣化趋势，并选择有疑难问题的故障进一步精密诊断。

常用诊断技术则事先要查阅技术档案资料，从以前发生的故障中分析规律、查原因、做判别，罗列造成故障的可能原因，再逐一进行分析，从而缩短了分析诊断的时间，使数控机床尽可能快地投入使用。

现代诊断技术是根据实用诊断技术选择出的疑难故障，由专职人员利用先进测试手段进行精确的定量检测与分析，根据故障位置、原因和数据，确定最合适的修理方法和时间的诊断法。

一般情况都采用实用诊断技术来诊断机床的现时状态，只有对那些在实用诊断中提出疑难问题的机床才进行下一步的诊断，3种诊断技术的综合应用才是最经济有效的方法。

下面对实用诊断技术中的问、看、听、触、嗅进行具体地讲解。

1.问

就是询问机床故障发生的经过，弄清故障是突发的，还是渐发的。一般操作者熟知机床性能，故障发生时又在现场耳闻目睹，所提供的情况对故障的分析是很有帮助的。通常应询问下列情况：

（1）机床开动时有哪些异常现象。

（2）对比故障前后工件的精度和表面粗糙度，以便分析故障产生的原因。

（3）传动系统是否正常，出力是否均匀，背吃刀量和进给量是否减小等。

（4）润滑油品牌号是否符合规定，用量是否适当。

（5）机床何时进行过保养检修等。

2.看

（1）看转速。观察主传动速度的变化，如带传动的线速度变慢，可能是传动带过松或负荷太大；对主传动系统中的齿轮，主要看是否存在跳动、摆动现象；对传动轴主要看是否弯曲或跳动。(www.xing528.com)

（2）看颜色。如果机床转动部位，特别是主轴和轴承运转不正常，就会发热。长时间升温会使机床外表颜色发生变化，大多呈黄色。油箱里的油也会因温升过高而变稀，颜色改变；有时也会因久不换油、杂质过多或油变质而变成深黑色。

（3）看伤痕。机床零部件碰伤损坏部位很容易发现，若发现裂纹时，应做记号，隔一段时间后再比较它的变化情况，以便进行综合分析。

（4）看工件。从工件来判断机床的好坏。若车削后的工件表面粗糙度Ra数值大，主要是由于主轴与轴承之间的间隙过大，溜板、刀架等压板楔铁有松动以及滚珠丝杠预紧松动等原因所致。若是磨削后的表面粗糙度Ra数值大，这主要是由于主轴或砂轮动平衡差、机床出现共振以及工作台爬行等原因所引起的。若工件表面出现波纹，则看波纹数是否与机床传动齿轮的啮合频率相等，如果相等，则表明齿轮啮合不良是故障的主要原因。

（5）看变形。主要观察机床的传动轴、滚珠丝杠是否变形；直径大的带轮和齿轮的端面是否跳动。

（6）看油箱与冷却箱。主要观察油或切削液是否变质，确定其是否能继续使用。

3.听

一般运行正常的机床，其声音具有一定的音律和节奏，并保持稳定。机械运动发出的正常声响大致可归纳为以下3种：

（1）一般做旋转运动的机件，在运转区间较小或处于封闭系统时，多发出平静的声音；若处于非封闭的系统或运行区间较大时，多发出较大的蜂鸣声；各种大型机床则产生低沉而振动声浪很大的声音。

（2）正常运行的齿轮副，一般在低速下无明显的声响；链轮和齿条传动副一般发出平稳的声音；直线往复运动的机件，一般发出周期性的“咯噔”声；常见的凸轮顶杆机构、曲柄连杆机构和摆动摇杆机构等，通常都发出周期性的“嘀嗒”声；多数轴承副一般无明显的声响，借助传感器（通常用金属杆或螺钉旋具）可听到较为清晰的“嘤嘤”声。

（3）各种介质的传输设备产生的输送声，一般均随传输介质的特性而异。如气体介质多为“呼呼”声；流体介质为“哗哗”声；固体介质发出“沙沙”声或“呵罗呵罗”声响。

4.触

用手感来判断机床的故障，通常有以下几方面：

（1）温升。人的手指触觉很灵敏，能相当可靠地判断各种异常的温升，其误差可准确到3～5°C。根据经验，可得出表2.4所列的结论。

表2.4　手触摸机床感受温度的结论

应当注意的是，为了防止手指烫伤，一般先用右手并拢的食指、中指和无名指指背中节部位轻轻触及机件表面，断定对皮肤无损害后，才可用手指肚或手掌触摸。

（2）振动。轻微振动可用手感鉴别，至于振动的大小可找一个固定基点，用一只手去触摸便可以比较出振动的大小。

（3）伤痕和波纹。用手指去摸可很容易地感觉出来肉眼看不清的伤痕和波纹。正确的方法是：对圆形零件要沿切向和轴向分别去摸；对平面则要左右、前后均匀地摸。摸时不能用力太大，只轻轻把手指放在被检查面上接触便可。

（4）爬行。用手摸可直观地感觉出爬行现象。造成爬行的原因很多，常见的是润滑油不足或选择不当；活塞密封过紧或磨损造成机械摩擦阻力加大；液压系统进入空气或压力不足等。

（5）松或紧。用手转动主轴或摇动手轮，即可感到接触部位的松紧是否均匀适当，从而可判断出这些部位是否完好可用。

5.嗅

当剧烈摩擦或电器元件绝缘破损短路发生时，使附着的油脂或其他可燃物质发生氧化蒸发或燃烧产生油烟气、焦煳气等异味，通过嗅觉诊断可比较准确地判断故障。