机械故障的类型及诊断方法
一、机械故障的类型
数控机床是典型的机电一体化切削加工自动化设备。在切削加工过程中，各功能蔼分的执行部件需完成各种动作，如移动、转动、夹紧、松开、变速、换刀等。机床工作时，锱项功能相互配合；发生故障时，各功能部件互相牵连耦合。故障现象和故障原因并非筒嘲的一一对应关系，可能出现一种故障现象是由几种不同原因引起的，或一种原因引起几种故障，即大部分故障是以综合故障形式出现的，这就给故障诊断及排除带来很大困难。
一般说来，数控机床机械故障可划分为如下几种类型。
1．功能性故障
主要指工件加工精度方面的故障，表现在加工精度不稳定、加工误差大、运动方向误差大、工件表面粗糙。
2．动作型故障
主要指机床各执行部件动作故障，如主轴不转动、液压变速不灵活、工件或刀具夹蔫紧或松不开、刀架或刀库转位定位不太准确等。
3．结构型故障
主要指主轴发热、主轴箱噪声大、切削时产生振动等。
4．使用型故障
主要指由于使用和操作不当引起的故障，如由于过载引起的机件损坏或撞车等。
在机械故障发生以前，可以通过精心维护保养来延长机件的寿命。当故障发生以用一般轻微的故障，可以采用调整法来解决，如调整配合间隙、供油量、液(气)压力、流量、轴承及滚珠丝杠的预紧力等。对于已磨损、损坏或丧失功能的零部件，则通过修复或更换的办法排除故障。
二、机械故障的诊断方法
机床在运行过程中，机械零件受到力、热、摩擦以及磨损等多种因素的作用，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，对机床的运行状态进行监测，及时进行判断并采取相应措施。运行状态异常时，必须停机检修或停止使用，这样才能提高机床运行的可靠性和进一步提高机床的利用率。数控机床机械故障诊断包括机床运行状态的监视、识别和预测三个方面的内容。通过对数控机床机械装置的某些特征参数，如振动、噪声、温度等数据进行监测和测定，并将测定值与规定的正常值进行比较，可以判断机械装置的工作状态是否正常。若对机械装置进行连续或定期监测，还可获得机械装置状态变化的趋势性规律，从而对机械装置的运行状态进行预测和预报。当然，要做到这一点，需要具备丰富的实践经验和必要的测试技术和测试设备。
数控机床的诊断技术可以分为实用诊断技术和现代诊断技术两种。数控机床机械系统故障诊断的方法见表。
表 数控机床加工过程的监测与诊断技术
分类 | 诊断方法 | 原理及特征信息 |
实用 诊断 | 听、触、看、问、嗅 | 借用简单工具、仪器，如：百分表、水准仪、万用表、示波器、便携式振动计和声纳计等，通过人的感官，根据设备的外观、声音、温度、气味和颜色等的变化来诊断。但这要求检查者有丰富的实践经验。目前这种方法广泛应用于现场诊断 |
技术 | 查阅技术档案资料 | 找规律、查原因、做判别
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现代 诊断 技术
| 油液光谱分析 | 通过使用原子吸收光谱仪，对进入润滑油或液压油中磨损的各种金属微粒和外来沙粒、尘埃等残余物进行形状、大小、化学成分和浓度分析，判断结构件的磨损状态、机理和严重程度。从而有效掌握零件磨损情况 |
振动监测
| 通过安装在机床某些特征点上的传感器，利用振动计巡回检测，测量机床上某些特征点的总振级大小，如位移、速度、加速度的幅频特征等，对故障进行预测和监测。但是要注意首先应进行振动强度测定，确认有异常时，再作定量分析 |
噪声分析
| 用噪声测量计、声波计对机床齿轮、轴承运行中的噪声信号频谱的变化规律进行深入分析，识别和判断齿轮、轴承磨损时的故障状态，可做到非接触式测量，但要减少环境噪声干扰。要注意首先应进行强度测定，确认有异常时，再傲定量分析 |
故障诊断专家系统 | 将诊断所必需的知识、经验和规则等信息编成计算机可以识别的知识库，建立具有一定智能的专家系统。这种系统能对机床状态作常规诊断，解决常见的各种问题，并可白行修正和扩充已有知识库，不断提高诊断水平 |
温度监测
| 用于机床运行中发热异常监测，利用各种测温热电阻探头，测量轴承、轴瓦、电机和齿轮箱等装置的表面温度，具有快速、正确、方便的特点 |
非破坏性裂纹监测 | 通过超声波探伤仪、磁性探伤法、电阻法、声发射法等观察零件内部机体的缺陷，如裂纹等。测量不同性质材料的裂纹应采用不同方法 |
其中实用诊断技术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。它能快速确定故障部位，判断劣化趋势，以选择有疑难问题的故障进行精密诊断。实用诊断技术要求维修人员事先熟悉技术档案资料，通过查阅资料分析故障发生的原因和规律，从而缩短诊断时间，使数控机床尽快投入使用。 现代诊断技术是针对疑难故障由专职人员利用先进测试仪器进行定量检测与分析的精密诊断方法。
