自動機床

自動機床是能完成自動工作循環的機床(包括上下料)。自動機床是為了提高勞動生產率和產品質量，同時改善勞動條件，在汽車拖拉機和家用電器等大批量零件生產過程中，廣泛採用了組合機床，凸輪控制的多刀多工位機床和專用的自動生產線，這樣的設備第一次投資費用大，生產準備周期長，改性困難。如果採用仿形機床，還需要製造靠模，生產時間長，精度也受影響。

自動機床包括數控沖床;數控轉塔沖床；數控剪板機；數控機床；自動沖床；自動剪板機；自動送料系統；前定位數控送料機；自動機床；沖床的數控化升級和改造；折彎機的數控化升級和改造；剪板機的數控化升級和改造；全自動數控轉塔沖床；數控送料系統；數控沖模迴轉壓力機；數控多工位迴轉模沖床；多工位迴轉模數控沖床；剪不到手的數控剪板機；多衝模沖床；網孔衝壓機;

自動化機床是現代化企業進行生產的一種重要物質基礎，是完成生產過程的重要技術手段，強化管理是關鍵，“防”與“治”的結合是解決數控機床“使用難、維修難”的唯一途徑。

一、故障的調查與分析

這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：

1、詢問調查在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利於迅速精確地分析故障原因。

2、現場檢查到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由於操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急於動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。

3、故障分析根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由於大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。

4、確定原因對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。

5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較複雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀錶的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的採購甚至排故計劃步驟的制定等等。

下面把電氣故障的常用診斷方法綜列於下。

(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。

①詢問向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障後果，並且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。

②目視總體查看機床各部分工作狀態是否處於正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

(2)儀器檢查法使用常規電工儀錶，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈衝信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

(3)信號與報警指示分析法

①硬體報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。

②軟體報警指示如前所述的系統軟體、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

(4)介面狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成於其中，而CNC與PLC之間則以一系列介面信號形式相互通訊聯接。有些故障是與介面信號錯誤或丟失相關的，這些介面信號有的可以在相應的介面板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的介面信號都可以用PLC編程器調出。

(5)參數調整法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。

(6)備件置換法當故障分析結果集中於某一印製電路板上時，由於電路集成度的不斷擴大而要把故障落實於其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然後再去檢查修復故障板。

鑒於以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之後再動手，以免造成更大的故障。

(7)交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬體接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬體交換方案，準確無誤再行交換檢查。

(8)特殊處理法當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟體含量越來越豐富，有系統軟體、機床製造者軟體、甚至還有使用者自己的軟體，由於軟體邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對於這種故障現象則可以採取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。

二、電氣維修與故障的排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

1、電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由於電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對於我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。

2、數控系統位置環故障

①位置環報警。可能是位置測量迴路開路；測量元件損壞；位置控制建立的介面信號不存在等。

②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。

3、機床坐標找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。

4、機床動態特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對於電氣控制系統來說則可能是速度環、位置環和相關參數已不在最佳匹配狀態，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。

5、偶發性停機故障。這裡有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟體設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環境條件引起的，如強力干擾(電網或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。這種環境因素往往被人們所忽視，例如南方地區將機床置於普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電櫃長時間開門運行，附近有大量產生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統與機床，務必注意改善。

一般意義上的自動車床，是一種高性能，高精度，低噪音的走刀式自動車床，是通過凸輪來控制加工程序的自動加工機床。另外也有一些數控自動車床與氣動自動車床以及走心式自動車床，其基本核心是可以經過一定設置與調教后可以長時間自動加工同一種產品。特別適合銅、鋁、鐵、塑料等精密零件加工製造，適用於儀錶、鐘錶、汽車、摩托、自行車、眼鏡、文具、五金衛浴、電子零件、接插件、電腦、手機、機電、軍工等行業成批加工小零件，特別是較為複雜的零件。

經裝料和調整后，能按一定程序自動完成工作循環，重複加工一批工件的車床。除裝卸工件以外能自動完成工作循環的車床稱為半自動車床。自動車床可減輕工人體力勞動強度，縮短輔助時間，並可由一人看管多台機床，生產率較高。

按主軸數目，自動車床分單軸和多軸兩大類。前者主要有單軸縱切、單軸轉塔和單軸橫切3種型式；後者則主要有順序作業的和平行作業的兩種，並按主軸的配置又有立式和卧式之分。機床一般採用凸輪和擋塊自動控制刀架、主軸箱的運動和其他輔助運動。單軸縱切自動車床以冷拔棒料為坯料，工作除旋轉外還隨主軸箱作縱向進給，刀架作橫向切入和進給，可獲得較高的加工精度。機床還配有鑽孔、鉸孔(見鉸削)和切螺紋的附件，是儀錶工業的重要機械加工設備。單軸轉塔自動車床具有轉塔刀架和多個橫向刀架，可用多種刀具順序切削，適合於加工形狀複雜的小工件。單軸橫切自動車床的主軸箱和刀架均不作縱向進給運動，而由成形刀具的橫向進給運動完成切削加工。這種機床僅用於加工形狀簡單、尺寸較小的銷、軸類工件。順序作業多軸自動車床的多根（通常有4、6、8根）主軸裝在可周期性轉位的主軸鼓內，裝夾在主軸中的坯料順序經過各工位完成不同工序的加工，並在最後一個工位切斷或卸下。這種車床適合於加工形狀較為複雜的工件。平行作業多軸自動車床有位置固定的幾根（一般為2或4根）主軸，同時在幾個工位上進行相同工序的加工，適合於加工形狀簡單的工件。

以凸輪和擋塊作為控制元件的自動車床工作穩定可靠，在自動車床中仍佔多數。但工件改變時要重新設計和製造凸輪，並需花費較多時間調整機床，故只適用於大批、大量生產。20世紀50年代以來，陸續出現了用插銷板控制的程序控制自動車床和用穿孔帶或電子計算機控制的數字控制自動車床，因而在中小批生產中也得到應用。

目前，自動車床在行業使用中越來越廣泛，而產品的功能日趨改進，性能也更加完善，毅興機床自主研發設計的車床防護罩便是其中一例，在行業中廣受好評。

車床防護罩解決了生產中油漬飛濺的這一問題。移動門的結構，保證了車床的清潔，卻不影響車床和調節和操作。不僅如此，增加防護罩后，切削油由於密閉空間內循環使用，不再飛濺，既不污染環境，也節約了成本。另一方面，封閉的結構大大降低了生產車間的噪音，從而更加環保。

精密自動車床可分為走心式和走刀式

1、走心式的加工過程：是通過簡夾夾住加工材料，材料向前走動，而刀具不動，通過刀具的直線運動或搖擺運動來加工零件。

2、走刀式的加工過程：是用簡夾夾住工件，通過車刀前後左右移動來加工工件。

3、走刀式凸輪自動車床裝有5把刀、刀架按順序為1號、2號、3號、4號、5號刀每組刀具架可裝1-2把刀，1號與5號是車削外徑，2、3、4主要是切槽、倒角、切斷等工序。2根尾軸、2支鑽頭和1支絲錐、1隻板牙同時進行切削加工，並可同時進行攻牙、銑牙、板牙、壓花等加工。無需手工操作，複雜零件可同步進行車外圓、球面、圓錐面、圓弧面、台階、割槽、壓花、鑽孔、攻絲、板牙、切割等工序，全過程經一次加工即可完成。

4、尺寸控制精度高：機床主軸精度可達0.003mm、滑塊微調由千分尺控制，尺寸控制精度可達0.005mm、主軸轉速2000-8000RPM之內。切削進刀量最小可控制到0.005，零件的粗糙度（銅件）最小可達Ra0.04-0.08。

5、自動送料：送料機構自動向主軸送料，料完自動停車報警，加工過程無需人工看料，達到了全面自動化的生產製造過程。操作者一人可同時操作多台機。

6、生產效率高：本機床通過凸輪控制加工過程，凸輪每轉一個迴轉即完成一個加工過程。凸輪轉速1.0-36轉/分鐘，可根據不同的加工零件進行調整，每分鐘可加工30個零件左右，由於5把刀能同時進行切削加工，加工效率非常高，是一般CNC電腦車床和儀錶車床無法比擬的。

7、送料自動化及切削刀具自動行走均使用凸輪來控制。

凸輪式自動 車床使用兩種凸輪：其一為圓筒狀形態，將其端面加工成種種形態后，使 起刀式自動車床用凸輪(碗/板)示例凸輪迴轉，通過傳動連桿和搖臂連接，將凸輪的迴轉運動變為刀架的直線運動。此凸輪稱為碗形凸輪，主要用於切削加工件的軸向切削方向。另一種是圓板狀形態，將其外周加工成所需的形狀，然後通過與刀架連接的傳動桿，將凸輪的迴轉運動變成刀具的直線運動；此凸輪主要用於加工件的徑向切削方向。將這兩種凸輪的左右、前後運動合成，就能使刀具形成傾斜或曲線的方向行走。