關于數(shù)控機床故障的分析與診斷技術

　　隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,機床制造業(yè)數(shù)控程度不斷提高,因此數(shù)控機床被大量用于工業(yè)以及制造業(yè) 中,成為企業(yè)生產的關鍵設備。

　　1、數(shù)控機床的整體故障分析

　　數(shù)控機床故障是指設備或系統(tǒng)因自身原因而喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象。機床按照其結構以及特性的故障源可分為機械故障和電氣故障兩類，其中電氣故障又可細分為系統(tǒng)硬件故障，系統(tǒng)軟件故障，干擾性故障，低壓電氣設備故障，功能組件功能性故障。發(fā)生故障具有相同的規(guī)律,一般分為三個階段:初期運行階段,這個階段屬于機床的磨合階段，是故障頻發(fā)期,故障曲線呈上升趨勢,此區(qū)故障多數(shù)屬于設計制造和裝配缺陷造成的。正常運行階段,此時故障曲線趨近水平,故障率低,此區(qū)故障一般是由操作和維護不良造成的偶發(fā)事故。設備衰老階段,此階段故障率大,故障曲線上升快,主要原因是運行過久、機件老化和磨損過度造成的。要判斷是機械方面故障還是控制系統(tǒng)故障,其分析方法是:先檢查控制系統(tǒng),看程序能否正常運行,顯示和其它功能鍵是否正常,有無報警現(xiàn)象等;再檢查故能部件以及電機和檢測元件,是否能正常運轉,有無間歇或抖動現(xiàn)象,有無定位不準等問題。如果沒有上述問題,則可初步判斷故障原因在機械方面,著重檢查傳動環(huán)節(jié)。檢查傳動環(huán)節(jié)時應使電機斷電,用手動并配合打表檢查機器。下面針對電氣數(shù)控單元故障做詳細分析。

　　2、數(shù)控單元故障分析

　　數(shù)控單元故障為常見的機床電氣故障，它可分為人機交互單元故障，供電單元故障，伺服系統(tǒng)故障，PLC可編程控制器單元故障，位置檢測環(huán)故障，其他故障。人機交互單元故障多為按鈕損壞或者功能失靈，指示燈損壞，導致輸入指令無法傳輸從而機床功能無法實現(xiàn)。通過更換按鈕或者更換操作面板即可實現(xiàn)快速維修。供電單元由于供電形式不同，或者由于電源波動較大，質量不穩(wěn)定，或者隱藏高頻脈沖。因此要更改接地保護方式添加穩(wěn)壓電源或者電抗器以及濾波器，用以減少由于電源問題=直接導致系統(tǒng)停機或者損壞。伺服系統(tǒng)故障多由于頻繁啟動或者長期運行造成的元件老化，或者由于低壓直流短路造成，也會由于瞬間超壓等原因造成。在機床運行中由于電機增益不匹配，負載過大瞬時超壓或者電機過熱卡死，也會造成系統(tǒng)損壞，當系統(tǒng)損壞時可以用替換模塊或者插板來進行故障排除。數(shù)控系統(tǒng)以及的低壓電器設備包括各功能部件的'邏輯控制(如刀庫管理,液壓啟動等),主要由PLC實現(xiàn),必須采集各控制點的狀態(tài)信息(如斷電器,伺服閥,指示燈等), 它與外界繁多的各種信號源和執(zhí)行元件相連接,變化頻繁,發(fā)生故障的可能性較多,故障類型較多。位置環(huán)控制多由光柵尺進行全閉環(huán)控制。這是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令,并與位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較,進一步完成控制任務。但是光柵尺由于測量元件損壞或者進入雜質鐵屑會影響其測量，或者由于進水吹風等光柵尺或者讀數(shù)頭故障影響測量。

　　3、數(shù)控機床的故障診斷技術

　　機床診斷技術包括：數(shù)控系統(tǒng)自診斷，對系統(tǒng)中關鍵的硬件和控制軟件進行檢測。狀態(tài)診斷：在機床啟動后檢測驅動，各個電機的溫升，功率以及運行狀態(tài)。

　　動作診斷，在機床運動過程中檢測各個功能部件的運動狀態(tài)，判斷動作不良的部位。操作診斷，見識由于操作失誤或者程序錯誤造成的故障。點檢診斷，定期點檢液壓氣動元件以及配電柜，電主軸等功能區(qū)。

　　數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法包括直觀法(望聞問切)包括：問-機床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看-CRT報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護器脫扣等聽-異常聲響聞-電氣元件焦糊味及其它異味摸-發(fā)熱、振動、接觸不良等。參數(shù)檢查法：參數(shù)通常是存放在RAM中，有時電池電壓不足、系統(tǒng)長期不通電或外部干擾都會使參數(shù)丟失或混亂，應根據(jù)故障特征，檢查和校對有關參數(shù)。隔離法：一些故障，難以區(qū)分是數(shù)控部分，還是伺服系統(tǒng)或機械部分造成的，常采用隔離法。同類對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或將功能相同的模板或單元相互交換。功能程序測試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時運行這些程序，即可判斷功能的缺失。

　　數(shù)控機床故障診斷應遵循的原則包括：先外部后內部數(shù)控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內部的原則，由外向內逐一進行檢查排除。先機械后電氣首先檢查機械是否正常，行程開關是否靈活，氣動液壓部分是否正常等，在故障檢修之前，首先注意排除機械的故障。先靜后動維修人員本身要做到先靜后動。首先詢問機床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，查閱機床說明書、圖紙資料，進行分析后，才可動手查找和處理故障。

　　診斷常用的儀器包括儀表及工具：萬用表可測電阻、交、直流電壓，電流相序表可檢測直流驅動裝置輸入電流的相序。轉速表可測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表可不斷線檢測電流。測振儀是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀可檢測電氣維修中經常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測試筆-可測量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測試儀-用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測和篩選。工具-彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

　　診斷用技術資料主要包括：數(shù)控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表，PLC程序，編程手冊，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊，伺服驅動系統(tǒng)使用說明書等。數(shù)控機床的技術資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發(fā)生故障，在進行分析的同時查閱相關資料。

　　4 、結語

　　由于機床的先進性與復雜性涉及多個技術領域，因此故障種類繁多，診斷較為困難，為了解決機床設備的故障，需要注重研究數(shù)控機床的診斷與檢測技術，保證機床長期安全平穩(wěn)運行，發(fā)揮更大效益。