數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修方法

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　　數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修方法【1】

　　摘 要： 數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化設(shè)備，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床設(shè)計(jì)及制造技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)于一體，故其障發(fā)生的原因非常復(fù)雜。

　　為縮短維修時(shí)間，降低企業(yè)損失，要求維修人員能夠迅速、準(zhǔn)確的判斷出故障原因、并進(jìn)行及時(shí)、有效的處理，迅速恢復(fù)機(jī)床的正常功能。

　　關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床;故障診斷;故障維修

　　動(dòng)化的機(jī)床;是信息技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，代表了現(xiàn)代基礎(chǔ)機(jī)械的技術(shù)水平與發(fā)展趨勢(shì);是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要手段，它的廣泛普及對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，乃至對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的提高都起著巨大的推動(dòng)作用[1]。

　　一旦數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障、停機(jī)必將給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)巨大的損失。

　　為了將損失降到最低，要求數(shù)控機(jī)床維修人員在故障發(fā)生后要沉著冷靜，對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面分析，判斷故障發(fā)生部位，采取相應(yīng)方法及時(shí)排除故障。

　　現(xiàn)將故障診斷及維修的通用流程總結(jié)如下。

　　1 數(shù)控機(jī)床故障診斷、維修應(yīng)遵循的原則

　　1.1 先方案后操作

　　故障發(fā)生后，維修人員應(yīng)先向機(jī)床操作者了解故障發(fā)生的整個(gè)過(guò)程，查閱機(jī)床的技術(shù)說(shuō)明和相關(guān)技術(shù)圖樣，考慮好故障的解決方案后再動(dòng)手維修。

　　1.2 先檢查后通電

　　確定好解決方案后，不要忙于通電，要先對(duì)機(jī)床進(jìn)行觀察、測(cè)試和分析，以確定故障的性質(zhì)是惡性的破壞性故障還是非惡性破壞性故障。

　　如果確認(rèn)是惡性的破壞性故障，必須先將危險(xiǎn)排除;如果是確認(rèn)是非惡性破壞性故障，方可給機(jī)床通電，然后對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床做進(jìn)一步的動(dòng)態(tài)觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，以查找故障的發(fā)生部位。

　　1.3 先軟件后硬件

　　數(shù)控系統(tǒng)的軟件工作不正常同樣可以導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障。

　　比如，軟件參數(shù)丟失，軟件的使用方式、操作方法不正確等。

　　因此，機(jī)床通電后，應(yīng)先確認(rèn)軟件是否正常工作，以免產(chǎn)生更大的故障。

　　1.4 先外部后內(nèi)部

　　數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先檢查機(jī)械部件是否發(fā)生故障，如行程開(kāi)關(guān)，按鈕開(kāi)關(guān)工作是否正常。

　　確認(rèn)機(jī)械部件沒(méi)有問(wèn)題后，再檢查液壓器件是否發(fā)生異常，如液壓元器件的連接是否松動(dòng)。

　　最后，檢查電氣接觸部件是否松動(dòng)，如印制電路板插頭座、電控柜的插座等，往往這些部位由于機(jī)械振動(dòng)、油污、粉塵、溫濕度的變化造成信號(hào)接觸不良，導(dǎo)致信號(hào)傳遞失真，造成數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障[2]。

　　1.5 先機(jī)械后電氣

　　數(shù)控機(jī)床是由機(jī)、液、電組成、高度自動(dòng)化、復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。

　　對(duì)數(shù)控機(jī)床的診斷應(yīng)該按一定的順序進(jìn)行，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，大部分故障均是由機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)作失靈造成的，如行程開(kāi)關(guān)不能正常工作，此外，機(jī)械故障容易察覺(jué)，電氣故障較難診斷。

　　因此，在維修時(shí)應(yīng)先逐一檢查機(jī)械性的故障，往往能夠達(dá)到事半功倍的功效。

　　1.6 先公用后專(zhuān)用

　　公用性的故障影響面大，是主要矛盾，專(zhuān)用性故障只影響局部，是次要矛盾。

　　例如：數(shù)控機(jī)床的所有坐標(biāo)軸都不能做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、電網(wǎng)或主電源發(fā)生故障，這些都是公用性的問(wèn)題，只有公共故障得以排除，專(zhuān)用性的故障才可能得到解決。

　　1.7 先簡(jiǎn)單后復(fù)雜

　　數(shù)控機(jī)床可能同時(shí)發(fā)生多種故障，故障的復(fù)雜程度不盡相同，小故障比較容易維修，難度大的故障維修起來(lái)比較困難，維修人員應(yīng)先維修小的容易解決的故障，在維修的過(guò)程中可能受到啟發(fā)，對(duì)復(fù)雜故障有了清晰認(rèn)識(shí)，或者復(fù)雜的故障變成了小故障，利于復(fù)雜故障的解決。

　　1.8 先一般后特殊

　　導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床發(fā)生某一故障的原因可能多種多樣，在維修時(shí)要優(yōu)先考慮導(dǎo)致故障的常見(jiàn)可能因素，最后在分析特殊不常見(jiàn)的因素。

　　2 故障診斷維修的一般流程

　　2.1 充分調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)

　　如同醫(yī)生看病一樣，數(shù)控機(jī)床的故障診斷首先也要問(wèn)診。

　　向數(shù)控機(jī)床操作者充分了解以下幾個(gè)內(nèi)容：

　　1)機(jī)床在什么情況下出現(xiàn)的故障。

　　2)故障產(chǎn)生時(shí)有什么外觀現(xiàn)象。

　　3)故障產(chǎn)生后操作者采取了哪些措施。

　　2.2 建立故障樹(shù)

　　首先分析數(shù)控機(jī)床的故障，再將導(dǎo)致故障產(chǎn)生的諸多因素，如主機(jī)、人為、CNC、環(huán)境、元器件因素等，用適當(dāng)?shù)姆��?hào)表示，用邏輯符號(hào)將它們與故障連接起來(lái)。

　　然后，逐級(jí)展開(kāi)故障發(fā)生的原因，把故障產(chǎn)生的原因分析出來(lái)，構(gòu)成一顆故障樹(shù)。

　　當(dāng)機(jī)床故障產(chǎn)生后，通過(guò)主干、支干逐級(jí)分析法來(lái)尋找故障產(chǎn)生的原因。

　　2.3 排列可能引起故障的諸多因素

　　故障樹(shù)建立起來(lái)后，為找出產(chǎn)生故障的原因提供了一個(gè)可尋范圍，在這個(gè)前提下就可排列出產(chǎn)生故障的諸多因素。

　　數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生同一故障現(xiàn)象的原因可能是多種多樣的：有CNC系統(tǒng)的原因、有機(jī)械的原因、機(jī)床電氣系統(tǒng)的原因等。

　　因此，在分析故障時(shí)要把有關(guān)的因素都羅列出來(lái)，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。

　　2.4 確定故障產(chǎn)生的原因

　　利用機(jī)床的技術(shù)檔案，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和判斷能力，機(jī)、電、液綜合知識(shí)以及必要的測(cè)試手段和儀器、儀表，確定最有可能的因素，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，逐一排查，最終找出產(chǎn)生故障的真正原因。

　　3 故障診斷維修的常用方法

　　3.1 直觀法

　　直觀法是指維修人員依靠人得感覺(jué)器官，按照故障現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的光、聲、味等異�，F(xiàn)象，仔細(xì)檢查系統(tǒng)的所有部位，看看能否找到損傷和燒毀痕跡，將故障縮小到最小范圍。

　　3.2 自診斷功能法

　　數(shù)控機(jī)床一般都具有自診斷系統(tǒng)，它是故障診斷最常用、最有效的方法之一[3]。

　　數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，機(jī)床顯示器上會(huì)顯示報(bào)警信息、數(shù)控系統(tǒng)與各模塊之間的接口狀態(tài)，根據(jù)這些信息有利于找出故障的大致位置。

　　3.3 參數(shù)檢查法

　　在數(shù)控系統(tǒng)中有許多參數(shù)地址，其中存入的參數(shù)值是機(jī)床出廠時(shí)通過(guò)調(diào)整確定的，它們直接影響著數(shù)控機(jī)床的性能。

　　通常這些參數(shù)不允許修改。

　　如果參數(shù)設(shè)置不正確或因干擾使得參數(shù)丟失，機(jī)床就不能正常運(yùn)行。

　　因此參數(shù)檢查是一項(xiàng)重要的診斷。

　　3.4 PLC檢查法

　　1)利用PLC的狀態(tài)信息診斷故障。

　　2)利用PLC梯形圖跟蹤法診斷故障。

　　3.5 功能程序測(cè)試法

　　數(shù)控機(jī)床的一些思索【2】

　　摘要：數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。

　　在技能要求日益提高的今天，對(duì)數(shù)控機(jī)床的熟悉與了解已成為該行業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員必不可少的一環(huán)。

　　數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。

　　在技能要求日益提高的今天，對(duì)數(shù)控機(jī)床的熟悉與了解已成為該行業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員必不可少的一環(huán)。

　　筆者結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)談?wù)剶?shù)控機(jī)床的優(yōu)、缺點(diǎn)，及其種類(lèi)以及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，供大家參考：

　　一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

　　(一)、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)

　　對(duì)零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。

　　在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動(dòng)加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對(duì)那些普通機(jī)床很難加工或無(wú)法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。

　　加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

　　目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺(tái)最小移動(dòng)量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動(dòng)補(bǔ)償進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。

　　此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動(dòng)加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

　　生產(chǎn)效率高。

　　由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時(shí)可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。

　　與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。

　　良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可節(jié)省劃線(xiàn)工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用;同時(shí)還能節(jié)省工裝設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用;數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。

　　此外，數(shù)控機(jī)床還可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價(jià)格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　自動(dòng)化程度高。

　　數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，可大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員的

　　人數(shù)，同時(shí)有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級(jí)的制造系統(tǒng)發(fā)展。

　　(二)數(shù)控機(jī)床的缺點(diǎn)

　　數(shù)控機(jī)床的主要缺點(diǎn)價(jià)格較高，設(shè)備首次投資大;對(duì)操作、維修人員的技術(shù)要求較高;加工復(fù)雜形狀的零件時(shí)。

　　手工編程的工作量大。

　　二、數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)

　　數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)很多，主要分類(lèi)按工藝用途分類(lèi)。

　　按工藝用途，數(shù)控機(jī)床可分類(lèi)如下。

　　普通數(shù)控機(jī)床：這種分類(lèi)方式與普通機(jī)床分類(lèi)方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。

　　加工中心機(jī)床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個(gè)刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。

　　按運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi)。

　　按運(yùn)動(dòng)方式，數(shù)控機(jī)床可分類(lèi)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。

　　數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。

　　直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條直線(xiàn)，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制。

　　這類(lèi)機(jī)床主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銷(xiāo)、銑床等。

　　輪廓控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿(mǎn)足加工的要求。

　　這類(lèi)機(jī)床主要有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床等。

　　按伺服系統(tǒng)的控制方式分類(lèi)。

　　按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類(lèi)如下。

　　開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。

　　閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。

　　半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。

　　按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類(lèi)。

　　技功能水平分類(lèi)，數(shù)控系統(tǒng)可分類(lèi)如下。

　　經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。

　　經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價(jià)格便宜，適用于自動(dòng)化程度要求不高的場(chǎng)合。

　　中檔數(shù)控機(jī)床。

　　這類(lèi)數(shù)控機(jī)床功能較全，價(jià)格適中，應(yīng)用較廣。

　　高檔數(shù)控機(jī)床。

　　這類(lèi)數(shù)控機(jī)床功能齊全，價(jià)格較貴。

　　三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展

　　機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動(dòng)控制器。

　　目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國(guó)機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。

　　到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。

　　20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運(yùn)性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。

　　在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的自動(dòng)化裝置—順序控制器。

　　隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。

　　這種器

　　件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計(jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動(dòng)編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。

　　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級(jí)階段，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動(dòng)化。