数控车床的维护和保养

一、能力目标

1．知识要求

（1）掌握数控机床安装调试的方法，熟练使用数控机床检测仪器和设备。

（2）掌握数控机床维护与保养的相关知识。

（3）了解数控车床主轴部件、滚珠丝杠螺母副和导轨等机床部件的组成和结构，掌握其维护与保养的相关知识。

（4）了解数控分度头、自动换刀装置、液压气压系统和冷却润滑装置的组成，掌握其维护与保养的相关知识。

2．技能要求

（1）掌握数控机床安装调试的方法，熟练使用数控机床调试仪器和设备。

（2）掌握数控机床维护与保养的内容。

（3）掌握数控机床维护与保养的基本要求。

（4）了解数控机床维护与保养的目的和意义。

（5）了解数控车床主轴部件、滚珠丝杠螺母副和导轨等机床部件的维护与保养的基本方法。

（6）了解数控分度头、自动换刀装置、液压气压系统和冷却润滑装置的维护与保养的基本方法。

二、任务说明

1．教学媒体

实训基地各类数控机床、多媒体设备、各类检测仪器与设备，实训基地相应数控机床资料、网络。

2．教学说明

结合实训基地设备环境和数控机床的随机资料，依据数控机床随机资料对保养要求的具体说明，学会依据相应型号数控机床随机资料，制订数控机床常规保养的规范。

3．学习说明

利用到实习单位顶岗学习的机会，收集各种数控机床的保养资料，并查阅数控机床主机厂商关于数控机床的保养说明。

三、相关知识

（一）数控机床的可靠性

数控机床的可靠性是指在规定的条件下（如环境温度、湿度、使用条件及使用方法等在正常情况下），数控机床维持无故障的工作能力。研究表明，数控机床的可靠性符合图15－1所示的故障率浴盆曲线。数控机床的故障率在初失效期和老化末期比较高，而在稳定期故障率比较低（可靠性比较高）。失效期一般在设备投入使用的前18个月左右，因此数控机床的保修期一般都定为一年。在保修期内故障率显然较高，机床厂家给予免费维修。所以，数控机床的使用者在保修期内应该尽量使设备满负荷工作。而过了保修期后，数控机床基本进入稳定期，稳定期一般在6～8年左右，机床可以可靠地工作。待到老化期时，应该考虑是否改造数控系统，对机床进行大修或者更新该机床，否则机床的可靠性将会大大降低。

图15－1 数控机床故障率浴盆曲线

（二）数控机床可靠性指标

（1）平均无故障时间（MTBF） 数控机床的平均无故障时间是指数控机床在两次故障之间能正常工作时间的平均值，也就是数控机床在寿命范围内总工作时间与总故障次数之比，即

MTBF越大，说明数控机床的可靠性越高。因此，在一定的总工作时间内，减少故障次数，可以提高数控机床的可靠性。

（2）平均修复时间（MTTR） 数控机床的平均修复时间是指数控机床在寿命范围内，每次从出现故障开始维修，直至能正常工作所用的平均时间，也就是数控机床在寿命范围内，总的故障时间与总的故障次数之比，即

MTTR越小越好。为减小MTTR，除必要的物资支持条件外，维修人员的水平起主导作用，因此提高维修人员的水平可有效地降低MTTR。

（3）有效度 有效度是考核数控机床可靠性和可维修性的指标，是对数控机床的正常工作概率进行综合评价的尺度，是指一台可维修的数控机床在一定时间内维持其性能的概率。

有效度定义为平均无故障时间与平均无故障时间和平均修复时间之和的比，即

有效度A是一个小于1的数，越接近1越好。MTTR要尽可能地小，A才越有可能接近于1。

（三）数控机床维修的基本要求

数控机床采用了先进的数字控制技术，是机、电、液、气控制相结合的产物。数控技术比较复杂，涉及的知识面也比较广，因此，要求数控机床维修人员要有一定的专业素质。具体要求如下：

（1）要具有一定的理论基础 电气、机械维修人员除了需要掌握必要的计算机技术、自控技术、PLC技术、电动机拖动技术外，还要了解一些液压技术、气动技术、机械原理、机械加工工艺等知识，另外还要熟悉数控机床的编程语言并能熟练使用计算机。所以作为数控机床的维修人员要不断学习、刻苦钻研，扩展知识面，提高理论水平，才能胜任数控机床维修工作。

（2）要具有一定的英文基础 因为进口数控机床的操作面板、屏幕显示、报警信息、图样、技术手册等大多都是英文信息，而许多国产的数控机床也采用进口数控系统，屏幕显示、报警信息也都是英文表示，数控系统手册很多也都是英文资料，所以具有良好的科技英语阅读能力，也是维修数控机床的基本条件之一。

（3）要具有较强的逻辑分析能力 要细心、善于观察，并善于总结经验，这是快速发现问题的基本条件。因为数控机床的故障千奇百怪、各不相同，只有细心观察、认真分析，才能找到问题的根本原因，而且还要不断总结经验，做好故障档案记录，这样技术水平才会不断提高。

（4）具有较强的解决问题的能力，思路要开阔 应该了解数控机床及数控系统的操作，熟悉机床和数控系统的功能，能够充分利用数控系统的资源。当数控机床出现故障时，能够利用数控系故障诊断功能，查看报警信息，检查、修改机床数据和参数，调用系统诊断功能，对PLC的输入、输出标志位等信息进行检查；还要善于解决问题，发现问题后，要尽快排除，提高解决问题的效率，以免引起故障的连锁反应。

（四）数控机床故障维修原则

数控机床的故障复杂，诊断排除起来都比较难。在数控机床故障检测排除时，应遵循如下原则：

（1）先外部后内部 数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，故其故障的发生必然是从机械、液压、电气这三者综合反映出来的。数控机床的故障维修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，应先采用望、闻、听、问、摸等方法，由外向内逐一进行检查。比如，数控机床中，外部的行程开关、按钮开关、液压气动元件，以及印制电路板插头座、边缘接插件与外部或相互之间的连接部位、电控柜插座或接线端子这些机电设备之间的连接部位，因其接触不良造成信号传递失灵，是产生数控机床故障的重要因素。此外，由于工业环境中，温度、湿度变化较大，油污或粉尘对元件及电路板的污染，机械的振动等因素，对于信号传送通道中的接插件性能都将产生严重影响。在检修中随意的启封、拆卸，不适当的大拆大卸等做法，往往会扩大故障，使机床大伤元气、丧失精度、降低性能，是极不可取的。

（2）先机械后电气 数控机床是一种自动化程度高、技术复杂的先进机械加工设备。一般来讲，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断则难度要大些。先机械后电气就是在数控机床的检修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动、液压部分是否正常等。从经验来看，数控机床的故障中有很大部分是机械动作失灵引起的。所以在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可以达到事半功倍的效果。

（3）先静后动 维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，查阅机床说明书、图样资料后，方可动手查找和处理故障。其次，对有故障的机床也要本着先静后动的原则，先在机床断电的静止状态，通过观察测试、分析，确认为非恶性故障，或非破坏性故障后，方可给机床通电；然后在运行状况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。对恶性的破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电，在运行状况下进行动态诊断。

（4）先公用后专用 公用性的问题往往影响全局，而专用性的问题只影响局部。例如，机床的几个进给轴都不能运动，这时应先检查和排除各伺服轴公用的CNC、PLC、电源、液压等公用部分的故障，然后再设法排除个别伺服轴的局部问题。又如，电网或主电源故障是全局性的，因此一般应首先检查电源部分，如查看熔丝是否正常、直流电压输出是否正常。总之，只有先解决影响全局的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才有可能迎刃而解。

（5）先简单后复杂 当出现多种故障互相交织掩盖时，往往一时无从下手，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。常常在解决简单故障的过程中，难度大的问题也可能变得容易，或者在排除简易故障时受到启发，对复杂故障的认识更为清晰，从而有了解决办法。

（6）先一般后特殊 在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。例如，数控机床不回参考点故障，常常是由于零点开关或者零点开关档块位置窜动造成。一旦出现这一故障，应先检查零点开关、挡块，在排除常见的可能性故障之后，再检查脉冲编码器、位置控制等环节。

（五）提高维修数控机床技术的方法

由于采用计算机控制、机电一体化技术，数控机床结构复杂、元器件较多，故障复杂、维修难度大，因此故障率相对普通机床要高。这就要求维修人员必须不断提高自己的维修水平。

1．多问

（1）要多问机床厂家技术人员 如果有机会碰到机床厂家验收数控机床或者厂家技术人员来调试、维修数控机床，应该珍惜这样的学习机会，因为能够获得大量的资料和一些维修和调试的方法、技巧。要多问，不懂的要搞清楚。有这样的机会，通过努力，一定能学到很多知识。

（2）要多问操作人员 要多向操作人员询问，要了解故障是什么时候发生的、怎样发生的、故障现象是什么、造成的损害或者后果是什么。为了尽可能多地了解故障情况，维修人员必须多向操作人员询问。在没有出现故障时，也要经常询问操作人员，了解机床的运行情况，以便决定是否要对机床进行维护，或者为日后的维修提供必要的第一手资料。

（3）要多问其他维修人员 很多故障诊断排除起来很困难，遇到难题时，要多向其他维修人员请教，从中可以得到很多经验教训，对提高维修水平和排除故障的能力大有好处。出现难以排除的故障时，还可以及时询问机床制造厂家的技术人员或者数控系统方面的专业人员，有时经过请教讨论，很快就会排除故障，并受益匪浅。当其他人员维修机床，自己没有机会参加时，可以在故障处理后，向他们询问，询问故障现象、怎样排除的、有何经验教训，从而提高自己的维修水平。

2．多阅读

要养成经常阅读的好习惯，这样可提高对数控知识、数控机床原理、数控机床维修技术等知识的掌握水平。

（1）要多阅读数控技术资料 现在关于数控技术原理与数控机床维修的理论书籍很多，要多看这方面的书籍，以提高理论水平。理解和掌握数控技术的原理，对维修数控机床大有好处。

（2）要多阅读数控系统的资料 要多看数控系统方面的资料，了解数控系统、PLC控制系统、伺服系统的工作原理。多看数控系统方面的资料，可以了解NC和PLC的机床参数含义和调整方法、数控系统的操作面板的各个菜单的含义和功能，以及如何通过机床自诊断功能诊断故障，并要掌握PLC系统的编程语言。有了这些积累，在排除数控机床的故障时，才能得心应手。

（3）要多阅读PLC梯形图 了解数控机床梯形图的运行程序，是掌握数控机床工作原理的方法之一。掌握了数控机床PLC梯形图的流程对数控机床的故障维修大有益处，特别是一些没有明显故障现象的故障，通过对PLC梯形图的监测，大部分故障都能迎刃而解。

（4）要多看数控机床的图样资料 多看数控机床的电气图样，可以了解每个电气元件的作用，掌握机床的电气工作原理，熟悉图样中各元器件之间的连接关系。在出现故障时，能顺利地从图样中找到相关信息，为快速排除机床故障打好基础。

（5）要多阅读外文资料 现在国内使用的很多数控机床都是进口的，而且许多国产的数控机床使用的是进口数控系统，所以能够多阅读原文资料对了解数控机床和数控系统的工作原理是非常必要的。而且还可以提高维修人员的外语水平，可以很容易看懂外文图样和系统的外文报警信息。

3．多观察

因为大多数控机床的故障都很复杂，只有仔细观察、善于观察，才能找到解决问题的切入点，才能顺利诊断和排除故障。

（1）多观察机床工作过程 多观察机床的工作过程，可以掌握机床的工作流程，在机床出现故障时，可以很快地发现不正常因素，提高数控机床的故障排除速度。

［例1］ 某专用数控机床在工件加工结束后，机械手把工件带到进料口，而没有在出料口把工件释放。根据平常对机床的观察，工件加工结束后，工作过程是这样的：首先机械手插入环形工件，然后机械手在圆弧轨道上带动工件向上滑动，到出料口时，机械手退出工件，加工完的工件进入出料口，而机械手继续向上滑动直至进料口。

了解机床的工作过程后，通过故障现象判断，可能是系统没有得到机械手到达出料口的到位信号。检测机械手到达出料口到位信号是通过接近开关检测的，接入PLC输入信号，检查该接近开关正常，那么可能碰块与接近开关的距离有问题。检查这个距离确实有些偏大，原来是接近开关有些松动，将接近开关的位置调整好并紧固后，机床正常工作。

（2）多观察机床结构 多观察机床结构，包括机械装置、液压装置、各种开关位置及机床电器柜的元件位置等，可以了解掌握机床的结构以及各个结构的功能。在机床出现故障时，因为熟悉机床结构，很容易就会发现发生故障的部位，从而尽快排除故障。

（3）多观察故障现象 对于复杂的故障，反复观察故障现象是非常必要的，只有把故障现象搞清楚，才有利于故障的排除。

［例2］ 一台采用SIMENS系统的数控机床经常出现报警118“CONTROL LOOP HARDWARE”，指示y轴伺服控制环有问题，关机再开，机床还可以工作。反复观察故障现象，发现每次出现故障报警时，y轴都是运动到210mm左右。

为了进一步确认故障，开机后不作y轴向运动，在静态时几个小时也不出故障报警，因此怀疑这个故障与运动有关。根据机床工作原理，这台机床的位置反馈元件采用光栅尺，光栅尺的电缆随滑台一起运动，每班都要往复运动上千次，因此怀疑连接电缆可能经常运动使个别导线折断，导致接触不良。对电缆进行仔细检查，发现有一处确实有部分导线折断，将电缆折断部分拆开，焊接处理后，机床运行再也没有出现这个报警。

4．多思考

（1）多思考，开阔视野 维修数控机床时要冷静，要进行多方面分析，不要贸然下手。

［例3］ 一台采用FANUC－0TC系统的数控车床，工作中突然出现故障，系统断电关机，重新通电时系统不启动。检查发现24V电源自动开关断开，对负载回路进行检查发现对地短路，短路故障是非常难于发现故障点的，如果逐段检查非常繁琐。所以当时没有贸然下手，而是对图样进行分析，并向操作人员询问，故障是在什么情况下发生的。操作人员反映是在踩完脚踏开关之后，机床就出现故障了。根据这一线索，首先检查脚踏开关，发现确实是脚踏开关对地短路，处理后，机床恢复了正常工作。

（2）多思考，知其所以然 一些数控机床出现故障后，有时在检查过程中会发现一些问题，如果把发现的问题搞清楚，有助于对机床原理的理解，也有助于故障的维修。要知其然，还要知其所以然。

［例4］ 一台采用FANUC－0TC系统的数控机床出现自动开关跳闸报警，打开电器柜发现110V电源的自动开关跳闸，检查负载没有发现电源短路和对地短路，但在接通电源开关的时候，电源总开关直接跳闸，因此怀疑110V电源负载有问题。

为了进一步检查故障，将110V电源自动开关下面连接的两根电源线拆下一根，先合上总电源开关，电源可以顺利上电，但在数控系统准备好后，按机床准备按钮时，这个自动开关又自动跳闸。对110V电源负载进行逐个检查，发现卡盘卡紧电磁阀3SOL1线圈短路。如图15－2所示，当机床准备时，PLC输出Q3．1输出高电平，继电器K31得电，K31触点闭合，110V电源为电磁阀3SOL1供电，因为线圈短路电流过大，所以110V电源的自动开关跳闸。更换电磁阀后机床恢复正常工作。

图15－2 卡盘卡紧电气控制原理图

图15－3 总电源开关图

顺着这根连线进行检查，发现连接到电气柜的门开关上，接着顺藤摸瓜发现经过门开关后又连接到电源总开关的脱扣线圈上，如图15－3所示，原来是起保护作用，电气柜门打开时，不允许非专业人员合上总电源。知道这样的功能，对维修其他机床也有参考作用，避免走弯路。

（3）多思考，防患于未然 数控机床出现故障后，在维修过程中，发现问题后，不但要解决问题，还要研究发生故障的原因，并采取措施防止故障再次发生，或者延长使用时间。

［例5］ 一台采用SIMENS 810系统的数控机床出现报警1721“CONTROL LOOP HARDWARE”（控制环硬件），指示Z轴反馈回路有问题，经检查为编码器损坏，更换编码器故障消除。研究故障产生的原因，原来是机床切削液排出不畅，致使编码器和电缆插头浸泡在切削液中，为此采取措施，在编码器附近加装排水装置和溢流装置，使编码器再也不会浸入切削液中，防止类似故障再次发生。

5．多实践

（1）多实践，积累维修经验 多处理数控机床的故障，可以积累维修经验，提高维修水平和处理问题的能力，掌握更多维修技巧。

（2）多实践，在实践中学习 在维修中学习维修，排除机床故障的过程也是学习的过程。机床出现故障时，分析故障的过程，也是对机床和数控系统工作原理熟悉的过程，并且通过对故障疑点的逐步排查，可以掌握机床工作程序和引起故障的各种因素，也可以发现一些规律。在实践中学习，可以积累经验，如果再出现相同的故障，虽然不一定是同一种原因，但根据以往的处理经验，很快就可以排除故障。另外还可以举一反三，虽然有许多故障是第一次发生，但通过实践中积累的经验可以触类旁通，提高维修机床的能力和效率。

［例6］ 一台采用SIMENS 3M系统的数控机床，在排除数控机床找不到参考点的故障时，发现y轴编码器有问题，更换编码器时，系统出现报警118“CONTROL LOOP HARDWARE”（控制环硬件），指示y轴伺服控制器出现问题，经检查发现编码器电缆插头没有连接好，有了这样的经验后，数控机床以后出现1×4报警时，从检查伺服反馈回路人手，很快就能确诊故障。

6．多讨论、多交流

（1）讨论怎样排除故障 当数控机床出现故障难于排除时，可以成立小组，取长补短，使用鱼刺图，采用头脑风暴的方法，群策群力，从故障现象出发，尽可能多地列出可能的故障原因，然后逐一排除，最终找出故障的真正原因，从而排除故障。通过这样的讨论、交流，小组成员的维修水平都会得到相应的提高。

（2）讨论结果、交流经验 故障维修后进行讨论，交流经验，可以起到成果共享、共同提高的作用。

（3）多交流 多与其他单位同行交流，采用的方式可以是交流论文，或者参加技术交流会，或者参加一些有关的学会活动，或者遇到问题进行交流探讨。这样既可以广交同行朋友，又可以开阔眼界、增长知识。

（4）多总结 机床故障排除后，要善于总结，做好记录。这个记录包括故障现象、分析过程、检查过程、排除过程，并且在这些过程中遇到的问题、解决的方法，以及一些经验教训和心得体会，以便于起到举一反三的作用。经常进行总结可以发现一些规律和一些常用的维修方法，从而实现实践到理论的升华。

（六）数控机床的维护

数控系统经过长期使用后，一些元器件会老化或者损坏，如果及时开展有效的维护工作，可以延长元器件的工作寿命，延长机械部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性故障的发生。具体的日常维护保养在数控机床、数控系统的使用、维护说明书中都有明确的规定，概括起来应注意以下几个方面。

1．严格执行操作规程和日常维护制度

数控机床的编程、操作、维修人员必须经过专门的培训，熟悉所用数控机床的数控系统的使用环境、条件等，能按机床和系统使用说明书中的要求正确、合理地使用，尽量避免因操作不当而引起的故障。通常，新投入使用的数控机床由新人操作，机床容易出现故障。数控机床使用的第一年，有1／2的机床故障是由于操作不当引起的。应根据操作规程的要求，针对数控机床各个部件的特点，编制保养条例，并且严格执行。

2．应尽量少开电气柜的柜门

在机械加工现场，空气中含有大量的油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们散落在机床控制部分的电路板或者电子器件上，容易引起元器件绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板的损坏。在夏天，由于数控系统超负荷长期使用，有的用户打开控制柜的柜门来散热，这是一种极不可取的方法，易导致控制系统的加速损坏。正确的方法是降低控制系统的外部环境温度。因此应该有一个严格的规定，除非进行必要的调整和维修，否则不允许随意开启电气柜柜门，不允许使用时敞开柜门。

对已受尘埃、油雾等污染的电路板和接插件，可采用专门的电子清洗剂喷洗。在清洁接插件时，可对插孔喷射足够的清洗液后，将原来插脚插入，再拔出，可将插孔内污物随插脚带出，这样反复进行插拔操作，直至全部清洁为止。接插件插接好后，多余的清洁剂自然滴出，将其擦除干净，经过一段时间之后，自然干燥的清洁剂会在非接触面形成绝缘层。清洗被污染的电路板时，可用清洁剂对电路板进行喷洗，喷完后，将电路板立放，使尘污随多余的清洁剂一起流出，待晾干后即可使用。

3．定期检查控制系统的冷却通风装置

数控系统的控制元件都在电气柜中，大部分电气柜都采用制冷装置或者通风装置。为了减少数控系统因过热引起的损坏，应经常检查冷却或者通风装置的效果，经常清洁过滤装置和换风扇，保证冷却效果。冷却效果好，可减少控制系统元器件的老化程度，延长系统的使用寿命。

4．定期更换系统备用电池

因为很多机床数据、加工程序都存在系统随机存储器RAM中，备用电池在系统断电时，给存储器供电，保证这些数据不至于在系统断电时丢失。在一般情况下，即使电池尚未完全失效，为了使系统可靠工作，也要一年更换一次电池。另外一定要注意，更换电池一定要在系统供电的状态下进行，这样才不至于将存储器中的数据丢失。一旦系统数据、程序丢失，在更换新电池后，可将数据、程序重新输入，这时机床才能正常工作。

5．数控机床要满负荷工作

应该提高数控机床的使用率，这里所说的使用率就是要让数控机床满负荷工作，不要让机床闲置。闲置时，最好经常通电。因为数控系统在长期停用后，重新启动时易出现故障。在夏天雨季时，空气湿度较大，特别在南方的梅雨季节，数控机床尽量不要关机，以靠自身的发热及风扇的作用，使水分不凝结在电路板上，防止开机通电时烧毁数控系统的电子元器件。

6．加强润滑管理

为了保证数控机床机械部件的正常运行，减少机械磨损和因为机械部件磨损严重引起的机床故障，应保证机床的润滑。润滑质量提高，可以增加数控机床机械故障的平均无故障时间。因此要经常检查润滑装置，如润滑油油量、润滑油油质及润滑效果，发现异常，及时处理。

7．检查电源的供电质量

供数控机床使用的电源电压范围应在规定范围之内（10％～15％），并且波动不要太大。超出此范围，轻则系统不能正常工作，重则会造成电子部件损坏。因此，要经常注意电网电压的波动，还要经常检查电源三相是否平衡、接地是否良好，以确保电源的可靠性。

8．定期检查和更换直流电动机的电刷

对于使用直流电动机的数控机床，直流电动机电刷的过度磨损将会影响电动机的性能，甚至造成电动机的损伤。为此，应对电动机电刷定期检查、更换，检查步骤如下：

（1）要在系统断电状态，且电动机已经完全冷却的情况下进行检查。

（2）取下橡胶刷帽，用螺丝刀拧下刷盖，取出电刷。

（3）测量电刷长度，如磨损到原来长度的一半左右时，必须更换同型号的电刷。

（4）仔细检查电刷的弧形接触面是否有深沟或裂缝，以及电刷弹簧上有无打火痕迹，如有上述现象必须用新电刷更换。更换后如果下次检查还出现这种现象，则应考虑电动机的工作条件是否过分恶劣或检查电动机是否有问题。

（5）用不含金属粉末、水分的压缩空气吹电刷孔，吹掉黏在孔壁上的电刷粉粒。如果难以吹掉，可用螺丝刀尖轻轻清理，直至孔壁干净为止，但应注意不要碰到换向器表面。

（6）重新安装电刷，拧紧刷盖。如果要更换电刷，需在电动机空运行一段时间，进行磨合，使电刷表面与换向器表面吻合良好后才可操作。

（七）数控机床维护与保养的点检管理

数控机床集机、电、液、气等技术为一体，所以对它的维护要有科学的管理，有目的地制订出相应的规章制度。对维护过程中发现的故障隐患应及时清除，避免停机待修，从而延长设备平均无故障时间，增加机床的利用率。开展点检是数控机床维护的有效办法。

以点检为基础的设备维修，是日本在引进美国的预防维修制的基础上发展起来的一种点检管理制度。点检，就是按有关维护文件的规定，对设备进行定点、定时的检查和维护。其优点是可以把出现的故障随时地消灭在萌芽状态，防止过修或欠修；缺点是定期点检工作量大。

这种在设备运行阶段以点检为核心的现代维修管理体系，能达到降低故障率和维修费用、提高维修效率的目的。我国20世纪80年代初引进日本的设备点检定修制，把设备操作者、维修人员和技术管理人员有机地组织起来，按照规定的检查标准和技术要求，对设备可能出现问题的部位，定人、定点、定量、定期、定法地进行检查、维修和管理，保证了设备持续、稳定地运行，促进了生产发展和经营效益的提高。

点检主要包括下列内容：

（1）定点 首先要确定一台数控机床有多少个维护点，科学地分析这台设备，找准可能发生故障的部位。只要把这些维护点“看住”，有了故障就会及时发现。

（2）定标 对每个维护点要逐个制订标准，如间隙、温度、压力、流量、松紧度等，都要有明确的数量标准，只要不超过规定标准就不算故障。

（3）定期 多长时间检查一次，要定出检查周期。有的点可能每班要检查几次，有的点可能一个或几个月检查一次，要根据具体情况确定。

（4）定项 每个维护点检查哪些项目也要有明确规定。每个点可能检查一项，也可能检查几项。

（5）定人 由谁进行检查，是操作者、维修人员还是技术人员，应根据检查部位和技术精度要求，落实到人。

（6）定法 怎样检查也要有规定，是人工观察还是用仪器测量，是采用普通仪器还是精密仪器。

（7）检查 检查的环境、步骤要有规定，是在生产运行中检查还是停机检查，是解体检查还是整体检查。

（8）记录 检查要做详细记录，并按规定格式填写清楚。要填写检查数据及其与规定标准的差值、判定机床现状、处理意见，检查者要签名并注明检查时间。

（9）处理 检查中能处理和调整的要及时处理和调整，并将处理结果记入处理记录。没有能力或没有条件处理的，要及时报告有关人员，安排处理。但任何人、任何时间处理都要填写处理记录。

（10）分析 检查记录和处理记录都要定期进行系统分析，找出薄弱维护点，即故障率高的点或损失大的环节，提出意见，交给设计人员，作为改进设计的依据。

数控机床的点检，作为一项工作制度，必须认真执行并持之以恒，才能保证机床的正常运行。从点检的要求和内容上看，点检可分为专职点检、日常点检和生产点检3个层次，如图15－4所示。

图15－4 数控机床点检维修过程示意

日常点检负责对机床的一般部件进行点检，处理和检查机床在运行过程中出现的故障，由机床操作人员进行。专职点检负责对机床的关键部位和重要部件按周期进行重点点检、设备状态监测与故障诊断，制订点检计划，做好诊断记录、分析维修结果，提出改善设备维护管理的建议，由专职维修人员进行。

（八）数控机床维护与保养的内容

1．日常保养的主要内容

预防性维护的关键是加强日常保养，主要的保养工作有下列内容：

（1）日检 其主要检查项目包括液压系统、主轴润滑系统、导轨润滑系统、冷却系统、气动系统。例如，当进行主轴润滑系统的检测时，指示灯亮，油泵正常运转；若指示灯不亮，说明润滑系统不正常，则应保持主轴停止状态，联系机械工程师，进行维修。

（2）周检 其主要项目包括机床零件、主轴系统、润滑系统，应该每周对其进行正确的检查，特别是对机床零件要清除铁屑，进行外部杂物清扫。

（3）月检 主要是对电源和空气干燥器进行检查。电源电压在正常情况下额定电压180～220V，频率50Hz，如有异常，要对其进行测量、调整。空气干燥器应该每月拆一次，然后进行清洗、装配。

（4）季检 季检应该主要从机床床身、液压系统、主轴润滑系统3方面进行检查。例如，对机床床身进行检查时，主要看机床精度、机床水平是否符合手册中的要求，如有问题，应马上和机械工程师联系。对液压系统和主轴润滑系统进行检查时，如有问题，应分别更换新机油，并对其进行清洗。

（5）半年检 数控车床使用半年后，应该对机床的液压系统、主轴润滑系统以及X伺服轴进行检查，如出现问题，及时处理。如更换新油，进行油路清洗。

2．异常现象的保养处理

全面掌握了预防性维护的知识后，还必须对油压系统产生异常现象的原因与处理方法有较深的了解。例如，油泵不喷油、压力不正常、有噪声等异常现象，主要产生原因及解决方法，可从以下3方面加以分析：

（1）油泵不喷油 主要原因可能有油箱内液面低、油泵反转、转速过低、油黏度过高、油温低、过滤器堵塞、吸油管配管容积过大、进油口处吸入空气、轴和转子有破损处等。找对主要原因就有相应的解决方法，如注满油、确认标牌，当油泵反转时进行调整等解决方法。

（2）压力不正常 即压力过高或过低。其主要原因也是多方面的，如压力设定不正确、压力调节阀线圈动作不良、压力表不正常、油压系统有泄漏等。相应的解决方法有，按规定压力设置，拆开油泵进行清洗，换一个正常压力表等按润滑系统各组成部分依次检查。

（3）有噪声 噪声主要是由油泵和控制阀产生的。当控制阀有噪声时，可能的原因是流量超过了额定标准，应该适当调整流量。当油泵有噪声时，可能的原因及其相应的解决办法比较多，如油的黏度高、油温低，解决方法是升高油温；如油中有气泡时，应泄放出油路中的空气；等等。

总之，做好数控机床的预防性维护工作，关键是要掌握数控机床的日常维护与保养知识。

（九）数控装置的日常维护与保养

（1）制订CNC系统日常维护的规章制度并且严格执行 根据不同数控机床的性能特点，制订CNC系统日常维护的规章制度，并且在使用和操作机床过程中要严格执行。

（2）应尽量少开数控柜门和强电柜的门 因为在机械加工车间的空气中往往含有油雾、尘埃，它们一旦落入数控系统的印刷线路板或者电气元件上，则易引起元器件的绝缘电阻下降，甚至导致线路板或者电气元件的损坏。

（3）定时清理数控装置的散热通风系统，以防止数控装置过热 散热通风系统是防止数控装置过热的重要装置。为此，应每天检查数控柜上各个冷却风扇运转是否正常，每半年或者一季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，如果有则应及时清理。

（4）CNC系统输入／输出装置要定期维护 例如，CNC系统的输入装置中磁头要定期清洗。

（5）定期检查和更换直流电动机电刷 在20世纪80年代生产的数控机床中，大多数采用直流伺服电动机，这就存在电刷的磨损问题，为此对于直流伺服电动机需要定期检查和更换直流电动机电刷。

（6）经常监视CNC装置输入的电网电压 CNC系统对工作电网电压有严格的要求。例如FANUC公司生产的CNC系统，允许电网电压在额定值的85％～110％范围内波动，否则会造成CNC系统不能正常工作，甚至会引起CNC系统内部电子元件的损坏。为此要经常检测电网电压，并控制在额定值的10％～15％内。

（7）存储器用电池要定期检查和更换 CNC系统中，一般采用锂电池或者可充电的镍镉电池。当电池电压下降到一定值时，就会造成数据丢失，因此要定期检查电池电压。当电池电压下降到限定值，或者电池电压报警时，就要及时更换电池。

（8）CNC系统长期不用时的维护 当数控机床长期闲置不用时，也要定期对CNC系统进行维护保养。在机床未通电时，用备份电池给芯片供电，保持数据不变。机床上电池在电压过低时，通常会在显示屏幕上给出报警提示。在长期不使用时，要经常通电检查是否有报警提示，并及时更换备份电池。经常通电可以防止电器元件受潮或印刷电路板受潮短路、断路等故障，长期不用的机床，每周至少通电两次以上。具体做法如下。

①应经常给CNC系统通电，在机床锁住不动的情况下，让机床空运行。

②南方在空气湿度较大的梅雨季节，应天天给CNC系统通电，这样可利用电器元件本身的发热来驱走数控柜内的潮气，以保证电器元件的性能稳定。生产实践证明，如果长期不用的数控机床，如不进行科学的维护，梅雨季节过后，机床开机就容易发生故障。

此外，对于采用直流伺服电动机的数控机床，如果闲置半年以上不用，则应将电动机的电刷取出来，以避免由于化学腐蚀作用而导致换向器表面的腐蚀，确保换向器性能。

（9）备用印刷电路板的维护 对于已购置的备用印刷电路板应定期装到CNC装置上通电运行一段时间，以防损坏。

（10）CNC发生故障时的处理 一旦CNC系统发生故障，操作人员应采取急停措施，停止系统运行，并且保护好现场，同时协助维修人员做好维修前期的准备工作。

（十）数控车床及车削加工中心的安全操作规程

数控车床及车削加工中心主要用于加工回转体零件，其安全操作注意事项如下：

（1）工作前，必须穿戴好规定的劳保用品，并且上机操作前严禁饮酒；工作中，要精神集中，细心操作，严格遵守安全操作规程。

（2）开动机床前，要详细阅读机床的使用说明书，在不熟悉机床操作前，勿随意开动机床。为了安全，应注意以下事项：

①查看记录。操作者每天工作前先看交接班记录，再检查有无异常现象，观察机床的自动润滑油箱油液是否充足，然后再手动操作加几次油。

②接通电源。在接通电源时，应当先接通机床主电源，再接通CNC电源；但切断电源时，按相反顺序操作。如果电源系统出现故障，应当立即切断主电源。接通电源送电前，要注意观察机床周围是否有人在修理机床或电器设备，防止误伤他人。工作结束后，应切断主电源。

③检查机床。机床投入运行前，应按操作说明书规定的操作步骤检查全部控制功能是否正常，如果有问题，则排除故障后再运行。检查全部压力表所指示的压力值是否正常。

④紧急停车。如果遇到紧急情况，应当立即按下“紧急停车按钮”。

（3）数控车床及车削加工中心的一般安全操作规程如下：

①操作机床前，一定要穿戴好劳保用品，不戴手套操作机床；必须熟知每个按钮的作用以及操作注意事项。

②使用机床时，应当注意机床各个部位警示牌上所警示的内容。机床周围的工具要摆放整齐，要便于拿放。

③加工前，必须关上机床的防护门。刀具安装好后，要采用手动方式进行试切。

④机床运转过程中，不要清理切屑，要避免用手接触机床运动部件。清理切屑时，要使用清理工具，注意不要被切屑划破手脚。

⑤测量工件时，必须在机床停止状态下进行工件测量。

⑥工作结束后，应保持机床及控制设备的清洁，要及时对机床进行维护和保养。

（4）操作过程中应特别注意如下事项：

①机床在通电状态时，操作者千万不要打开和接触机床上示有闪电符号标记的部位、装有强电装置的部位，以防被强电击伤。

②在维护电气装置时，必须首先切断电源。

③机床主轴运转过程中，务必关上机床的防护门，关门时务必注意手的安全，避免造成人身伤害。

④在打雷时，最好不要开机床。因为雷击时的瞬时高电压和大电流有可能冲击机床，使电路模块烧坏或存储数据丢失，造成不必要的损失。雷雨季节要注意以下几点：打雷时不开启机床；在数控车间应架设避雷网；每台数控机床接地良好，并保证接地电阻小于8Ω。

⑤禁止在数控车间内打闹、闲谈、睡觉，工作时间禁止任意离开岗位，操作机床时要注意力集中，杜绝酒后和疲劳操作。

（5）提倡文明生产。加工操作结束后，工作场所必须打扫干净、机床擦拭干净，并且切断系统电源后才能离开。

四、知识拓展

（一）数控设备的安装

在数控设备进行完资料归档和外观质量检验后，就要进行就位和安装，这个阶段的工作质量直接影响后续的加工精度和正常运转。对于金属切削机床和机械设备安装，国家有两个明确的国家标准。GB50271－1998《金属切削机床安装工程施工及验收规范》，适用于车床、钻床、锉床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和组合机床的安装及验收。GB5023－1998《机械设备安装工程施工及验收通用规范》，适用于各类机械设备的安装及验收过程。安装要求如下：

（1）垫铁的形式、规格和布置位置应符合设备技术文件的规定。当无规定时，应符合下列要求：

①每一地脚螺栓近旁，应至少有一组垫铁；

②垫铁组在能放稳和不影响混凝土灌浆的条件下，宜靠近地脚螺栓和底座主要受力部位的下方；

③相邻两个垫铁组之间的距离不宜大于800mm：

④机床底座接缝处的两侧，各垫一组垫铁；

⑤每一垫铁组的块数不应超过3块。

（2）每一垫铁组应放置整齐、平稳，且接触良好。

（3）机床调平后，垫铁组伸入机床底座底面的长度应超过地脚螺栓的中心，垫铁端面应露出机床底面的外缘，平垫铁宜露出10～30mm、斜垫铁宜露出10～50mm，螺栓调整垫铁应预留有再调整的余量。

（4）调平机床时，应使机床处于自由状态，不应采用紧固地脚螺栓局部加压等方法，强制机床变形使之达到安装精度要求。对于床身长度大于8m的机床，达到自然调平的要求有困难时，可先经过自然调平，然后采用机床技术要求允许的方法强制达到相关的安装精度要求。

（5）组装机床的部件和组件应符合下列要求：

①组装的程序、方法和技术要求应符合设备技术文件的规定，出厂时已装配好的零件、部件，不宜再拆装；

②组装的环境应清洁，精度要求高的部件和组件的组装环境应符合设备技术文件的规定；

③零件、部件应清洗洁净，加工过的表面不得被磕碰、划伤和产生锈蚀；

④机床的移动、转动部件组装后，其运动应平稳、灵活、轻便、无阻滞现象，变位机构应能准确可靠地移到规定位置；

⑤组装重要和特别重要的固定结合面，应符合机床技术规范中的相关检验要求。

（二）各类数控机床的安装

对于各类数控机床的安装，首先要根据数控设备厂商所提供的安装要求进行各项工作，如果在实施过程中，由于具体条件限制，不能完全按照厂商的要求进行，应该在GB50271－1998《金属切削机床安装工程施工及验收规范》和GB50231－1998《机械设备安装工程施工及验收通用规范》两个规范指导下进行相关的安装工作。

数控机床完成就位和安装后，在进行几何精度检验前，通常要对地基先用水平仪进行安装水平的调整。机床安装水平调整是为了使机床具有静态稳定性，机床静态稳定是机床的几何精度检验和加工精度检验的前提条件，但不作为交工验收的正式项目。即几何精度和加工精度检验合格，安装水平是否在允许范围不必进行交验。机床安装水平的调整应该符合以下要求：

（1）机床应以床身导轨作为安装水平的检验基准，并用水平仪和桥板或专用检具在床身导轨两端、接缝处和立柱连接处按导轨纵向和横向进行测量。

（2）应将水平仪按床身的纵向和横向，放在工作台上或溜板上，并移动工作台或溜板，在规定的范围内进行测量。

（3）应以机床的工作台或溜板，作为安装水平检验的基准，并用水平仪按机床纵向和横向放置在工作台或溜板上进行测量。

（4）应以水平仪在床身导轨纵向等距离移动测量，并将水平仪读数依次记录到坐标纸上，画出垂直平面内直线度偏差曲线，其安装水平应以偏差曲线两端点连线的斜率，作为该机床的纵向安装水平仪读数，横向应以横向水平仪的读数值计。

（5）水平仪应在设备技术文件规定的位置上进行测量。

（三）数控设备的空运行与功能检验

空运转检验是指在无负荷状态下运转机床，检验各机构的运转状态、温度变化、功率消耗、操纵机构动作的灵活性、平稳性、可靠性及安全性的试验。

机床的主运动机构应从最低速度起依次运转，每级速度的运转时间不得少于2min。用交换齿轮、带传动变速和无级变速的机床，可作低、中、高速运转。在最高速度运转时间应足够长（不得少于1h），使主轴轴承（或滑枕）达到稳定的温度。

进给机构应依次变换进给量（或进给速度）空运转。对于正常生产的产品，检验时，可仅作低、中、高进给量（或进给速度）试验。有快速移动的机构，应作快速移动的试验。在空运转时，还应该作以下的功能检验：

（1）温升检验 在主轴轴承达到稳定温度时，检验主轴轴承的温度和温升，其值均不得超过表15－1主轴轴承温度和温升的规定。

表15－1 主轴轴承温度和温升

注：机床经过一定时间的运转后，其温度上升幅度不超过每小时50℃时，一般可认为已达到稳定温度。

（2）主运动和进给运动的检验 检验主运动速度和进给速度（进给量）的正确性，并检查快速移动速度（或时间）。在所有速度下，机床工作机构均应平稳、可靠。

（3）动作检验 机床动作试验包括以下内容：

①用一个适当速度检验主运动和进给运动的启动、停止（包括制动、反转和点动等）动作是否灵活、可靠。

②检验自动机构（包括自动循环机构）的调整和动作是否灵活、可靠。

③反复变换主运动和进给运动的速度，检查变速机构是否灵活、可靠，以及指示的准确性。

④检验转位、定位、分度机构动作是否灵活、可靠。

⑤检验调整机构、夹紧机构、读数指示装置和其他附属装置是否灵活、可靠。

⑥检验装卸工件、刀具、量具和附件是否灵活、可靠。

⑦与机床连接的随机附件应在该机床上试运转，检查其相互关系是否符合设计要求。

⑧检验其他操纵机构是否灵活、可靠。

⑨检验有刻度装置的手轮反向空程量及手轮、手柄的操纵力。空程量应符合有关标准的规定。操纵力应符合表15－2的要求。

表15－2 手轮、手柄的操纵力

（4）安全防护装置和保险装置的检验 按GB15760－2004《金属切削机床安全防护通用技术条件》等标准的规定，检验安全防护装置和保险装置是否齐符备、可靠。

（5）噪声检验 机床运动时，不应有不正常的尖叫声和冲击声。机床空运转状态，对于精度等级为Ⅲ级和Ⅲ级以上的机床，噪声声压级不得超过75d B（A）；对于其他机床精度等级的机床，噪声声压级不应超过85d B（A）。

（6）液压、气动、冷却、润滑系统的检验 一般应有观察供油情况的装置和指示油位的油标，润滑系统应保证润滑良好。机床的冷却系统应保证冷却充分、可靠。机床的液压、气动、冷却和润滑系统及其他部位均不得漏油、漏水、漏气，冷却液不得混入液压系统和润滑系统。

（7）整机连续空运转试验时间控制 对于自动、半自动数控机床，应进行连续空运转试验，整个运转过程中不应发生故障。连续运转时间应符合表15－3的规定。试验时，自动循环应包括所有功能和全部工作范围，各次自动循环之间间隔时间不得超过1min。

表15－3 整机连续空运转时间

（8）检验场地 检验场地应符合有关标准要求，主要条件有：

①环境温度：15～350℃；

②相对湿度：45％～75％；

③大气压力：86～106k Pa；

④工作电压保持为额定值的10％～15％范围。

五、想一想

（1）简述数控机床点检工作的主要内容。

（2）简述数控机床主轴部件的维护与保养内容。

（3）简述数控机床进给传动机构的维护与保养内容。

（4）简述数控机床液压系统维护有哪些内容。

（5）简述数控机床气动系统的维护与保养内容。

（6）试述数控系统日常维护内容。

（7）简述数控设备对电源的要求。

六、做一做

1．组织体系

每班分为3个学习组，分别任命各组组长，负责协助老师对本组学生进行出勤、学习态度考核。

2．实训地点

数控实训基地。

3．实做步骤

（1）分析具体实训基地机床随机资料、了解机床构成，确定机床维护保养的重点部位；

（2）根据机床使用情况，制订机床维护保养策略；

（3）根据维护保养策略和人员配置，制订机床维护保养手册；

（4）对数控实训基地的机床做维护保养的实际操作；

4．实做总结

在教师的指导下，总结数控机床维护保养重点部位及保养方法，掌握数控车床的安全操作规程。