數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修
2016-9-13 來源：江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：張海波
摘要：數(shù)控機(jī)床是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，不可避免地會(huì)發(fā)生不同程度、不同類型的故障，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床不能正常工作。故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障,也可以起到預(yù)防故障發(fā)生與擴(kuò)大的作用。文章結(jié)合數(shù)控機(jī)床中幾個(gè)常見故障的維修實(shí)例,說明加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，適當(dāng)了解數(shù)控系統(tǒng)硬件的相關(guān)連接及工作原理，注重系統(tǒng)保養(yǎng)，對于準(zhǔn)確維修數(shù)控機(jī)床故障,降低機(jī)床故障率具有重要意義。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；PLC；故障診斷；故障維修
1、數(shù)控機(jī)床故障診斷的步驟
無論是處于哪一個(gè)故障期，數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟都是相同的。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，除非出現(xiàn)危險(xiǎn)及數(shù)控機(jī)床或人身安全的緊急情況，一般不要關(guān)斷電源，要盡可能地保持機(jī)床原來的狀態(tài)不變，并對出現(xiàn)的一些信號和現(xiàn)象做好記錄，這主要包括：故障現(xiàn)象的詳細(xì)記錄；故障發(fā)生的操作方式及內(nèi)容；故障號及故障指示燈的顯示內(nèi)容。故障診斷一般按下列步驟進(jìn)行：
（1）詳細(xì)了解故障情況。例如，當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生顫振、振動(dòng)或超調(diào)現(xiàn)象時(shí)，要弄清楚是發(fā)生在全部軸還是某一軸；如果是某一軸，是全程還是某一位置，是一運(yùn)動(dòng)就發(fā)生還是僅在快速、進(jìn)給狀態(tài)某速度、加速或減速的某個(gè)狀態(tài)下發(fā)生。為了進(jìn)一步了解故障情況，要對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行初步檢查，并著重檢查熒光屏上的顯示內(nèi)容，控制柜中的故障指示燈、狀態(tài)指示燈等。當(dāng)故障情況允許時(shí)，最好開機(jī)試驗(yàn)，詳細(xì)觀察故障情況。
（2）根據(jù)故障情況進(jìn)行分析，縮小范圍，確定故障源查找的方向和手段。有些故障與其他部分聯(lián)系較少，容易確定查找的方向，而有些故障原因很多，難以用簡單的方法確定出故障源的查找方向。
（3）由表及里進(jìn)行故障源查找。故障查找一般是從易到難、從外圍到內(nèi)部逐步進(jìn)行。所謂難易，包括技術(shù)上的復(fù)雜程度和拆卸裝配方面的難易程度。在故障診斷的過程中，首先應(yīng)該檢查可直接接近或經(jīng)過簡單的拆卸即可進(jìn)行檢查的那些部位，然后檢查需要進(jìn)行大量的拆卸工作之后才能接近和進(jìn)行檢查的那些部位。
2、數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法
（1）狀態(tài)診斷法。通過監(jiān)測執(zhí)行元件的工作狀態(tài)判定故障原因。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，伺服進(jìn)給系統(tǒng)、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源模塊等部件主要參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)檢測，及數(shù)控系統(tǒng)全部輸入輸出信號包括內(nèi)部繼電器、定時(shí)器等的狀態(tài)，也可以通過數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)予以檢查。
（2）常規(guī)診斷法。對數(shù)控機(jī)床的機(jī)、電、液等部分進(jìn)行的常規(guī)檢查，通常包括：①檢查電源的規(guī)格（包括電壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求；②CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)、電機(jī)、輸入/ 輸出信號的連接是否正確、可靠；③CNC、伺服驅(qū)動(dòng)等裝置內(nèi)的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動(dòng)；④CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確。
（3）系統(tǒng)自診斷法。這是利用系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序或?qū)Ｓ玫脑\斷軟件，對系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵硬件以及系統(tǒng)的控制軟件進(jìn)行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機(jī)自診斷、在線監(jiān)控和脫機(jī)測試三個(gè)方面的內(nèi)容。
（4）動(dòng)作診斷法。通過觀察、監(jiān)視機(jī)床的實(shí)際動(dòng)作，判斷動(dòng)作不良部位，并由此來追溯故障源。
3、故障的調(diào)查與分析
數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。
因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了，電氣故障的常用診斷方法如下：
（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(xiàn)場人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個(gè)分析判斷過程中可能要多次詢問。②觸摸在整機(jī)斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導(dǎo)線的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。
（2）儀器檢查法是使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關(guān)直流及脈沖信號等進(jìn)行測量，從中找尋可能的故障。
（3）信號與報(bào)警指示分析法。①硬件報(bào)警指示。這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈。②軟件報(bào)警指示。如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示。
4、電氣維修與故障的排除
如前所述，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(jié)的分析方法中已綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個(gè)常見電氣故障做簡要介紹，供維修者參考。
（1）電源。電源是維修系統(tǒng)乃至整個(gè)機(jī)床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會(huì)丟失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會(huì)毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。
（2）數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障。①位置環(huán)報(bào)警；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。②坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，可能是漂移過大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。
（3）機(jī)床坐標(biāo)找不到零點(diǎn)。可能是零方向在遠(yuǎn)離零點(diǎn)；編碼器損壞或接線開路；光柵零點(diǎn)標(biāo)記移位；回零減速開關(guān)失靈。
（4）機(jī)床動(dòng)態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動(dòng)。
5、維修排故后的總結(jié)
對數(shù)控機(jī)床電氣故障進(jìn)行維修和分析排除后的總結(jié)與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應(yīng)引起足夠重視。①詳細(xì)記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過程中出現(xiàn)的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關(guān)電路圖、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件，其間錯(cuò)誤分析和排故方法也應(yīng)記錄并記錄其無效的原因。②從排故過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，力爭盡快補(bǔ)課。③總結(jié)故障排除過程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應(yīng)事后想辦法補(bǔ)濟(jì)，而且在隨后的日子里研讀，以備將來之需。
6、結(jié)語
文章從數(shù)控機(jī)床故障的產(chǎn)生論述到數(shù)控機(jī)床故障的解決。可以清楚地知道數(shù)控機(jī)床是技術(shù)含金量很高的設(shè)備，在使用過程中要嚴(yán)格遵照使用要求。設(shè)備出現(xiàn)問題后，要及時(shí)冷靜地進(jìn)行故障診斷，尋找合適的方法解決問題。機(jī)床修理人員要注重實(shí)踐，在實(shí)踐中不斷提高自己的水平，要多問、多閱讀、多觀察、多思考、多實(shí)踐、多討論交流、多總結(jié)。只有當(dāng)自身的水平提高了，數(shù)控機(jī)床的修理過程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多創(chuàng)效益。
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