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數(shù)控機(jī)床常見故障分析與排除
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摘要：由于數(shù)控機(jī)床是技術(shù)密集和知識密集的自動化設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障，維修困難的問題將嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床開動率，造成設(shè)備閑置，資源浪費(fèi)。本文闡述了數(shù)控機(jī)床故障分析與排除的一般方法，提出了對維修人員的技術(shù)培訓(xùn)是盡快解決數(shù)控機(jī)床故障的重要措施。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障診斷;維修;排除
數(shù)控機(jī)床技術(shù)集機(jī)械制造技術(shù)、控制技術(shù)、伺服驅(qū)動、精密測量、數(shù)據(jù)通信等各項技術(shù)于一體，是機(jī)加工領(lǐng)域中典型的機(jī)電一體化技術(shù)。由于數(shù)控機(jī)床能按程序自動加工零件，無須使用復(fù)雜和專用的工模夾具，能比較好地解決中小批量、多品種和復(fù)雜零件的自動化加工，生產(chǎn)率高，加工零件一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，便于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時具有柔性、高精、高速的特點(diǎn)。因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。但是，數(shù)控機(jī)床在使用過程中，不可避免地會出現(xiàn)一些故障而影響生產(chǎn)，因此，數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修是數(shù)控機(jī)床在使用過程中的重要組成部分，是數(shù)控機(jī)床長期可靠運(yùn)行的重要保障。
一、數(shù)控機(jī)床故障的分類
數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液一體化的技術(shù)密集和知識密集的自動化設(shè)備，其故障發(fā)生的原因比較復(fù)雜，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的故障起因、故障性質(zhì)、發(fā)生部位以及有無報警等可對數(shù)控機(jī)床常見故障作如下分類：
(1)按故障起因的相關(guān)性可分為非關(guān)聯(lián)性故障和關(guān)聯(lián)性故障。非關(guān)聯(lián)性故障與系統(tǒng)本身無關(guān)，是由于運(yùn)輸、安裝等原因造成的;而關(guān)聯(lián)性故障又可分為系統(tǒng)故障和隨機(jī)故障，系統(tǒng)故障是指機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)部分在一定條件下必然出現(xiàn)的故障，是一種可重演的故障;隨機(jī)故障是指偶然出現(xiàn)的故障，是由于機(jī)械結(jié)構(gòu)和局部松動、系統(tǒng)控制軟件不完善、硬件工作特性曲線下降、電氣元器件品質(zhì)因數(shù)降低等原因造成的，這類故障在同樣條件下只偶然出現(xiàn)一兩次。
(2)按故障有無診斷顯示可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障。有診斷顯示的故障一般都與控制部分有關(guān)，較易排除;無診斷顯示的故障，維修人員只能根據(jù)出現(xiàn)故障前后的情況來分析判斷，所以排除故障的難度較 大。
(3)按故障發(fā)生的性質(zhì)可分為破壞性故障和非破壞性故障。破壞性故障是指由于伺服系統(tǒng)失控造成“飛車”、短路燒保險等故障，只能根據(jù)操作者提供的情況進(jìn)行維修，難度較大且有一定的風(fēng)險，在維修和排除這種故障時不允許故障重復(fù)出現(xiàn);非破壞性故障可以經(jīng)過多次試驗、重演故障來分析故障的原因，排除較易。
(4)按故障發(fā)生部位可分為電氣故障和機(jī)械故障。電氣故障一般發(fā)生在系統(tǒng)裝置、伺服驅(qū)動單元和機(jī)床電氣等控制部位，一般是由于電氣元器件品質(zhì)因數(shù)下降、元器件焊接松動、接插件接觸不良或損壞等因素引起;機(jī)械故障一般發(fā)生在機(jī)械運(yùn)動部位，是指機(jī)械部分在安裝、調(diào)試、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動、使用和維護(hù)操作不當(dāng)而引起的機(jī)械傳動故障及導(dǎo)軌運(yùn)動摩擦過大等故障，主要表現(xiàn)為主軸停轉(zhuǎn)、噪聲大、產(chǎn)生切削振動、刀架不轉(zhuǎn)、加工精度不穩(wěn)定等特征。
二、數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般方法
在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時，操作人員應(yīng)及時采取措施，停止系統(tǒng)運(yùn)行，保護(hù)好現(xiàn)場，先進(jìn)行故障檢測，隨之對故障判定及隔離，分離出故障的部位或模塊，最后對故障進(jìn)行定位。具體方法有：
(1)直觀法。直觀法是利用人的手、眼、耳、鼻等感覺器官查找故障的原因，縮小故障的檢查范圍，往往將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印制電路板，從而對故障進(jìn)行定位，這是最簡單、最基本的故障診斷方法。
(2)自診斷功能�，F(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自診斷功能，能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件的工作情況，根據(jù)報警號或數(shù)碼管、指示燈，確定故障原因和部位，這個方法是當(dāng)前維修時最有效的方法。
(3)參數(shù)檢查。數(shù)控機(jī)床的參數(shù)設(shè)置是否合理直接關(guān)系到機(jī)床能否正常工作，在有些情況下，通過對參數(shù)的檢查或修改，可以判斷故障所在。
(4)替換法。利用備用模塊或電路板替換有故障疑點(diǎn)的模塊或電路板，觀察故障轉(zhuǎn)移的情況，這是一種簡單易行的方法，也是現(xiàn)場判斷時常用的方法之一。
(5)測量法。利用各種檢測儀器，對故障疑點(diǎn)進(jìn)行電流、電壓和波形測量，將測量值與正常值進(jìn)行比較，分析故障所在的位置。
(6)原理分析法。根據(jù)C N C系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)，然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測量、分析和比較，從而對故障定位。
三、故障診斷與排除的實例
數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液一體化的技術(shù)密集和知識密集的自動化設(shè)備，并且各類數(shù)控機(jī)床所配的數(shù)控系統(tǒng)硬軟件越來越復(fù)雜，再則制造廠商不完全向用戶提供硬軟件資料，因此，數(shù)控系統(tǒng)的故障維修是很困難的。作為用戶級的維修人員，不僅應(yīng)具有電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、檢測技術(shù)、機(jī)械理論和機(jī)械加工工藝、液壓傳動等技術(shù)知識，還應(yīng)具有綜合分析和解決問題的能力，能盡快查明故障原因，及時排除故障，提高數(shù)控機(jī)床的開動率。
如我們的G S K980T數(shù)控車床投入使用時，由于操作人員都是新手，對數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能、按鈕功能及操作方法不熟練，在回零前就直接調(diào)入程序，循環(huán)啟動加工工件，差點(diǎn)造成車刀與工件的碰撞，操作人員手忙腳亂中按下了急停按鈕。隨后接著回零，C R T顯示屏上顯示“準(zhǔn)備未緒”報警字樣，由于是新設(shè)備，操作人員對設(shè)備沒有足夠的了解，只好向廠方維修人員咨詢，原來是沒有旋開急停按鈕，于是操作人員旋開急停按鈕，按下復(fù)位鍵再回零后，故障就被排除了。
在設(shè)備使用前期，由于操作、調(diào)整處理不當(dāng)還引起參數(shù)修改的故障。例如，在配備FANUCO―MD系統(tǒng)的XK5025數(shù)控銑床上，開機(jī)后程序顯示混亂，機(jī)床不能正常工作，經(jīng)向初學(xué)操作的人員了解，在向系統(tǒng)傳輸程序時，出現(xiàn)101號報警，存儲器溢出，在解除該報警時系統(tǒng)要求將參數(shù)設(shè)置為改寫狀態(tài)，在上電同時按Delet鍵，有可能是操作者不熟練，在上電時錯按了R E SE T鍵，造成參數(shù)變化，經(jīng)重新傳入備份參數(shù)，機(jī)床工作正常了。
數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件有時也會出現(xiàn)故障。例如，在配置FAGOR8055系統(tǒng)在TH5660加工中心上時，出現(xiàn)了不換刀現(xiàn)象。當(dāng)加工中心執(zhí)行到換刀指令后，主軸能夠移動到換刀點(diǎn)并準(zhǔn)確定位，但沒有換刀動作，經(jīng)對I/O口的追蹤檢查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)未收到主軸定位應(yīng)答信號，排查到接線端子處發(fā)現(xiàn)應(yīng)答信號線松動，擰緊后工作正常。
伺服驅(qū)動系統(tǒng)是整個數(shù)控機(jī)床的主要故障源之一。由于各軸的運(yùn)動是靠伺服單元控制伺服電機(jī)帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)的，并用旋轉(zhuǎn)編碼器作速度反饋，用光柵尺作位置反饋，一般易出故障的地方為旋轉(zhuǎn)編碼器與伺服單元的驅(qū)動模塊。例如，F(xiàn)AN UCO―MD系統(tǒng)的XK5025數(shù)控銑床，在鉆孔加工中出現(xiàn)434號報警，經(jīng)排查知數(shù)控系統(tǒng)的722號診斷參數(shù)的第7位為1，說明Z軸發(fā)生伺服過載，進(jìn)一步排查得知是主軸的轉(zhuǎn)向錯誤，改變主軸轉(zhuǎn)向故障即被排 除。
數(shù)控機(jī)床的造價較高，維修費(fèi)用也相應(yīng)很高，如果機(jī)床出現(xiàn)故障，操作者應(yīng)該正確記錄、描述故障發(fā)生時的狀況，以便維修人員能夠做出及時正確的處理，當(dāng)故障情況不清楚時操作者不允許隨意處置。
參考文獻(xiàn)：
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