谈金属切削设备故障诊断及维修范文

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摘要:机械设备朝着自动化的方向发展，加大对各类金属加工设备维修故障的诊断有利于提高设备的工作效率。为明确金属切削机械设备维修在故障诊断过程中的影响因素和应对方法，进行了初步分析和探究。再以常见的普通车床为例，论述了金属切削设备的故障原因及分析方法后，结合机械设备磨损的原因及磨损程度的一般规律，得出了车床加工质量精度下降、车削加工中导致零件产生锥度等典型故障的排除方法。及时地检查和排除故障，加大对各类金属加工设备维修故障的诊断有利于提高设备的工作效率，保障企业正常的安全生产。

关键词:普通车床;故障原因;设备磨损;故障排除

引言

随着我国科学技术的不断发展，金属切削设备自动化水平越来越高，各类金属加工机械在生产中得到广泛应用，机械的使用程度在现代工业生产中占有举足轻重的地位［1-2］。金属切削机床一般包括车、铣、刨、磨等的常用机床，这些金属切削设备是机械加工中最基本、最常见的加工设备之一，在机械制造中起着非常重要的地位。金属切削设备的使用程度成为衡量企业竞争力的重要指标，特别是机械制造企业机床利用率普遍高，在使用中可能会受到多种因素的影响，因此，探析金属切削设备维修中故障诊断技术的应用具有非常大的意义。保障车床切削加工的正常工作和运行，提高其设备使用效率，在保证产品质量的前提下，需要与设备维修工作紧密结合起来，才能确保金属切削设备时常处于正常的并且良好的工作状态。现主要针对普通车床在工作中常见的故障进行相应的探析，分析故障产生的原因及有效的排除措施，做好金属切削机床维护保养提高使用寿命。

1金属切削设备故障原因及分析方法

机器因为某种原因失去正常工作能力的现象称为故障［3-4］。在设备长期使用过程中，机械零件由于在设计、材料、工艺及装配中等各种原因，失去原定的一些功能，无法继续完成工作的现象称为失效。当机械设备的一些关键零部件失效时，如床身导轨面严重磨损、主轴滚动轴承的磨损、齿轮的磨损等等这些关键零件的失效就意味着设备是处于故障状态。在机械制造业中，最常用的普通车床是进行机械加工的主体构建和重要设施，是机械制造中最为常用的金属切削设备之一，主要用于各类回转表面的多种工序多次的加工，如圆柱面、圆锥面、端面等，另外还要进行的螺纹加工，成型面的加工以及各种不同钻孔等，在机械制造中有着非常重要的地位。

1．1常见故障原因

在加工过程中，普通车床出现一些常见的故障，如主轴磨损、齿轮花键内孔与花键轴的磨损、圆柱工件加工后外径产生的锥度［5-6］。产生的原因，床头箱主轴轴线对溜板移动导轨的平行度误差，主轴轴承间隙过大，轴承磨损，主轴径向圆度超差等的常见故障。应该对这些普遍出现的故障问题能够及时地进行排除并解决，以避免影响正常的生产进度，对于不能及时排除的故障，将会给正常的生产带来一些不必要的损失，而在故障状态下的继续生产，将会进一步加重产品质量的降低，进而使生产效率的降低，机床的使用寿命也将会快速缩短。可见，在机械使用过程中，及时的对车床出现的各种突发性故障问题进行必要诊断和及时的排除是机械加工工作中非常重要的一环。由于制造业加工设备利用率高，随之而来的是金属切削设备机械的故障相对频繁，所以设备故障的排除和诊断技术对于提高设备的使用性能显得非常重要。机械设备在使用中故障分析的目的不仅要判断故障发生的性质，更要查找发生故障的原因，由于机械设备长期的使用发生故障的原因各不相同，一般是先按零件工作表面不可避免会出现如磨损、疲劳、断裂、变形、腐蚀或操作不当等常见的失效形式，设备的老化等原因造成设备精度下降，从而导致设备技术状态发生劣化以至出现故障。机械设备在使用中往往因为各种原因存在着带病工作现象，所以零部件也同样存在超负荷运转的情况，该情况的产生更加重了零部件的磨损，生产中常出现的问题是不重视对设备进行必要的保养而产生的。设备只有在的合理使用和精心保养下，才能使设备发挥最大效能，因此，对于设备的维护和保养是设备管理工作中必不可少的一个环节。至于设备使用期限的长短，生产效率的高低以及工作精度的差异，固然取决于设备本身的结构设计和性能的好坏，但是，在很大的程度上，还取决于对设备的正常使用和精心保养情况。如果对设备而言，不重视其常用的维护及保养，机床在使用过程中往往就会出现各种意想不到的故障，这些故障若不及时排除，不仅影响了生产及工作效率，而且还将出现导致机床主要零件的损坏或着机床的技术状态迅速下降的现象。因此，必须了解和掌握针对普通车床中常见的故障，才能够运用正确的方式方法排除故障，进而保障机械设备的正常运行。

1．2故障分析方法

一般是从发生的故障现象作为切入点，普通车床设备故障分为自然故障和事故性故障两类。自然故障是设备在有效期内，因受到外部或内部多种自然因素的影响而引起的故障，如机器零件在正常磨损下造成的零部件产生的变形、断裂、磨损、腐蚀等，这些是在使机械零件的失效问题发生后而引起的机械设备故障。事故性故障往往是指因各种维护的不到位和各种间隙的调整不当。或是违反操作规程造成了设备故障。机器在故障发生后，其本身的技术经济指标部分或全部下降而达不到机器规定的功能要求，有些零件磨损后影响设备的精度，如机床主轴、轴承、导轨等的基础件的磨损，对金属切削设备的故障进行定性和定量分析，由此可较准确地诊断出金属切削设备的故障问题。

2机械磨损的原因及一般规律

2．1设备故障规律

机械设备除零件磨损外，设备的故障率会随着时间的变化规律出现，常称为设备的寿命曲线图(浴盆曲线)，如图1所示。设备故障原因的分布大致主要分为3个阶段:第一阶段为早期故障期，是由于设备在设计、制造、运输、安装等方面原因造成的故障，其故障率较高，也是设备的磨合阶段的关键期;第二阶段随着故障的逐渐排除而减少并趋于相对稳定时，属于随机故障期;第三阶段为耗损故障期，当随着设备零部件的磨损、设备的老化、设备性能的下降等原因将会造成故障率上升，这时若是加强设备的维护保养，及时的修复或更换易损零部件，则可把故障率降低。故障率可作为反映维修水平及设备可靠性的一个重要指标。如图1所示，概念性地表示出机械设备与时间相对应的故障曲线，称为寿命特性曲线，也可称为故障频率的典型模式。

2．2机械零件的磨损原因

机械零件的磨损失效最终必将导致机械设备的故障。相互接触的物体有相对运动时所表现出阻力的现象会出现摩擦。机械设备在工作过程中，有相对运动零件的表面上发生尺寸、形状和表面质量变化的现象会出现磨损。摩擦是不可避免的现象，摩擦与磨损总是相伴相生产生造成机械零件的失效，当机械零件配合面产生的磨损超过一定限度时，会引起配合性质的改变，使间隙增大润滑条件变坏。产生的冲击、磨损就会变的越来越严重，在这种情况下极易发生事故。因此，采取有效的对策，预防控制、监测零件的失效问题，意义重大。

2．3机械设备磨损的一般规律

在机械设备的传动中，凡有相对运动、相互摩擦的零件(如活塞、活塞环、主轴轴承、连杆轴承等)都会有不同程度的磨损。在不同条件下工作的机械零件，磨损的原因及磨损程度各不相同，当磨损达到某一极限值时就会发生故障，但零件的磨损量是随着使用时间的延长而变化的，其规律是相似的，如图2所示。机械设备在使用过程中，由于其零部件会逐渐产生磨损、变形、断裂、蚀损等失效形式，设备的精度、性能和生产率就要下降，导致设备发生故障、事故甚至报废，因此，及时地进行维护和修理，才能尽早排除故障，延长设备使用寿命。

3金属切削机床常见故障的排除方法

3．1车床加工质量精度下降故障排除方法

首先需要调整的是主轴的前轴承，使主轴在轴向间的间隙得以消除。另外还需检查螺栓以及正确的安装螺栓;消除主轴齿轮的节圆跳动，严重时需更换齿轮，检查各传动啮合间隙并加以调整。同时还要更换轴承外套以及对主轴箱体进行修正;重新调整主轴轴承径向间隙;减少噪音，保障机床正常运转。

3．2零件产生锥度故障排除方法

普通车床容易出现的故障很多，每一种故障可能会涉及到不同的部件，进而影响着不同的功能。在排除故障时，首先，要实现纵向进给加工，并且还要调整车床主轴与导轨之间的平行度，各项精度指标达到相应的各种标准，通过实践中不断地分析和观察，从而有效地排除普通车床机械加工过程中出现的故障。

4结语

综上所述，及时地检查和排除故障，加大对各类金属加工设备维修故障的诊断有利于提高设备的工作效率，保证企业正常的安全生产，增加产量，改善产品的质量，提高劳动生产率，降低成本，改善其它各项技术、经济指标。维修已不单单是恢复机械设备原有性能的一种辅助手段和应急措施，而是要改善提高设备性能，进而提高产品质量的重要举措。

参考文献:

［1］吴先文．机械设备维修技术［M］．北京:人民邮电出版社，2016．

［2］陈冠国．机械设备维修［M］．北京:机械工业出版社，1997．

［3］魏静姿．频谱分析技术在金属切削机床故障诊断中的应用［J］．工业技术与职业教育，2017，15(4):8-10．

［4］杨保香．组合机床的液压控制系统分析及故障诊断［J］．橡塑技术与装备，2016，42(4):69-71．

［5］赵凯，李玮瑶．基于模糊层次分析法的机床故障分析［J］．微型电脑应用，2015，31(9):72-74，6．

［6］高扬，仇锦红．机床液压系统故障的调试和诊断［J］．科技传播，2014，6(11):186-186，181.

作者：孟天祥 田瑞 铁彦清 单位：宁夏理工学院机械工程学院