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數(shù)控機床故障診斷及維修方法
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數(shù)控機床故障診斷及維修方法【1】
摘 要： 數(shù)控機床是一種典型的機電一體化設備，綜合計算機技術、機床設計及制造技術、精密測量技術、自動控制技術于一體，故其障發(fā)生的原因非常復雜。
為縮短維修時間，降低企業(yè)損失，要求維修人員能夠迅速、準確的判斷出故障原因、并進行及時、有效的處理，迅速恢復機床的正常功能。
關鍵詞： 數(shù)控機床;故障診斷;故障維修
動化的機床;是信息技術與機械制造技術相結合的產(chǎn)物，代表了現(xiàn)代基礎機械的技術水平與發(fā)展趨勢;是制造業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要手段，它的廣泛普及對于產(chǎn)品質量、生產(chǎn)效率，乃至對社會生產(chǎn)力的提高都起著巨大的推動作用[1]。
一旦數(shù)控機床發(fā)生故障、停機必將給企業(yè)和社會帶來巨大的損失。
為了將損失降到最低，要求數(shù)控機床維修人員在故障發(fā)生后要沉著冷靜，對故障現(xiàn)場進行全面分析，判斷故障發(fā)生部位，采取相應方法及時排除故障。
現(xiàn)將故障診斷及維修的通用流程總結如下。
1 數(shù)控機床故障診斷、維修應遵循的原則
1.1 先方案后操作
故障發(fā)生后，維修人員應先向機床操作者了解故障發(fā)生的整個過程，查閱機床的技術說明和相關技術圖樣，考慮好故障的解決方案后再動手維修。
1.2 先檢查后通電
確定好解決方案后，不要忙于通電，要先對機床進行觀察、測試和分析，以確定故障的性質是惡性的破壞性故障還是非惡性破壞性故障。
如果確認是惡性的破壞性故障，必須先將危險排除;如果是確認是非惡性破壞性故障，方可給機床通電，然后對運轉的機床做進一步的動態(tài)觀察、檢驗和測試，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致數(shù)控機床發(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，機床通電后，應先確認軟件是否正常工作，以免產(chǎn)生更大的故障。
1.4 先外部后內部
數(shù)控機床發(fā)生故障后，維修人員應先檢查機械部件是否發(fā)生故障，如行程開關，按鈕開關工作是否正常。
確認機械部件沒有問題后，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。
最后，檢查電氣接觸部件是否松動，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械振動、油污、粉塵、溫濕度的變化造成信號接觸不良，導致信號傳遞失真，造成數(shù)控機床發(fā)生故障[2]。
1.5 先機械后電氣
數(shù)控機床是由機、液、電組成、高度自動化、復雜的先進機械加工設備。
對數(shù)控機床的診斷應該按一定的順序進行，根據(jù)經(jīng)驗表明，大部分故障均是由機械系統(tǒng)動作失靈造成的，如行程開關不能正常工作，此外，機械故障容易察覺，電氣故障較難診斷。
因此，在維修時應先逐一檢查機械性的故障，往往能夠達到事半功倍的功效。
1.6 先公用后專用
公用性的故障影響面大，是主要矛盾，專用性故障只影響局部，是次要矛盾。
例如：數(shù)控機床的所有坐標軸都不能做進給運動、電網(wǎng)或主電源發(fā)生故障，這些都是公用性的問題，只有公共故障得以排除，專用性的故障才可能得到解決。
1.7 先簡單后復雜
數(shù)控機床可能同時發(fā)生多種故障，故障的復雜程度不盡相同，小故障比較容易維修，難度大的故障維修起來比較困難，維修人員應先維修小的容易解決的故障，在維修的過程中可能受到啟發(fā)，對復雜故障有了清晰認識，或者復雜的故障變成了小故障，利于復雜故障的解決。
1.8 先一般后特殊
導致數(shù)控機床發(fā)生某一故障的原因可能多種多樣，在維修時要優(yōu)先考慮導致故障的常見可能因素，最后在分析特殊不常見的因素。
2 故障診斷維修的一般流程
2.1 充分調查故障現(xiàn)場
如同醫(yī)生看病一樣，數(shù)控機床的故障診斷首先也要問診。
向數(shù)控機床操作者充分了解以下幾個內容：
1)機床在什么情況下出現(xiàn)的故障。
2)故障產(chǎn)生時有什么外觀現(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
首先分析數(shù)控機床的故障，再將導致故障產(chǎn)生的諸多因素，如主機、人為、CNC、環(huán)境、元器件因素等，用適當?shù)姆柋硎�，用邏輯符號將它們與故障連接起來。
然后，逐級展開故障發(fā)生的原因，把故障產(chǎn)生的原因分析出來，構成一顆故障樹。
當機床故障產(chǎn)生后，通過主干、支干逐級分析法來尋找故障產(chǎn)生的原因。
2.3 排列可能引起故障的諸多因素
故障樹建立起來后，為找出產(chǎn)生故障的原因提供了一個可尋范圍，在這個前提下就可排列出產(chǎn)生故障的諸多因素。
數(shù)控機床產(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、有機械的原因、機床電氣系統(tǒng)的原因等。
因此，在分析故障時要把有關的因素都羅列出來，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
利用機床的技術檔案，現(xiàn)場經(jīng)驗和判斷能力，機、電、液綜合知識以及必要的測試手段和儀器、儀表，確定最有可能的因素，然后通過實驗，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器官，按照故障現(xiàn)場產(chǎn)生的光、聲、味等異�，F(xiàn)象，仔細檢查系統(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)控機床發(fā)生故障后，機床顯示器上會顯示報警信息、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)值是機床出廠時通過調整確定的，它們直接影響著數(shù)控機床的性能。
通常這些參數(shù)不允許修改。
如果參數(shù)設置不正確或因干擾使得參數(shù)丟失，機床就不能正常運行。
因此參數(shù)檢查是一項重要的診斷。
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 功能程序測試法
數(shù)控機床的一些思索【2】
摘要：數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。
在技能要求日益提高的今天，對數(shù)控機床的熟悉與了解已成為該行業(yè)專業(yè)技術人員必不可少的一環(huán)。
數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。
在技能要求日益提高的今天，對數(shù)控機床的熟悉與了解已成為該行業(yè)專業(yè)技術人員必不可少的一環(huán)。
筆者結合自身的經(jīng)驗談談數(shù)控機床的優(yōu)、缺點，及其種類以及數(shù)控技術的發(fā)展及其未來的發(fā)展趨勢，供大家參考：
一、數(shù)控機床的優(yōu)點與缺點
(一)、數(shù)控機床的優(yōu)點
對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。
在同一臺數(shù)控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機床也能實現(xiàn)自動加工。
加工精度高，加工質量穩(wěn)定。
目前，數(shù)控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機床達到很高的加工精度。
此外，數(shù)控機床的制造精度高，其自動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，加工質量穩(wěn)定。
生產(chǎn)效率高。
由于數(shù)控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機床的切削效率，節(jié)省了機動時間。
與普通機床相比，數(shù)控機床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。
良好的經(jīng)濟效益。
使用數(shù)控機床進行單件、小批量生產(chǎn)時，可節(jié)省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費用;同時還能節(jié)省工裝設計、制造費用;數(shù)控機床加工精度高，質量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進一步下降。
此外，數(shù)控機床還可實現(xiàn)一機多用，所以數(shù)控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟效益。
自動化程度高。
數(shù)控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的
人數(shù)，同時有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。
(二)數(shù)控機床的缺點
數(shù)控機床的主要缺點價格較高，設備首次投資大;對操作、維修人員的技術要求較高;加工復雜形狀的零件時。
手工編程的工作量大。
二、數(shù)控機床的種類
數(shù)控機床的種類很多，主要分類按工藝用途分類。
按工藝用途，數(shù)控機床可分類如下。
普通數(shù)控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。
加工中心機床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數(shù)控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。
按運動方式分類。
按運動方式，數(shù)控機床可分類點位控制數(shù)控機床。
數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標錘床、數(shù)控沖剪床等。
直線控制數(shù)控機床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。
這類機床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。
輪廓控制數(shù)控機床：數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。
這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。
按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。
按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機床可分類如下。
開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。
閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。
半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。
按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。
技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。
經(jīng)濟性數(shù)控機床。
經(jīng)濟性數(shù)控機床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。
中檔數(shù)控機床。
這類數(shù)控機床功能較全，價格適中，應用較廣。
高檔數(shù)控機床。
這類數(shù)控機床功能齊全，價格較貴。
三、數(shù)控機床控制技術的發(fā)展
機械設備最早的控制裝置是手動控制器。
目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。
到了20世紀奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機—電動機控制，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速系統(tǒng)和交流調速系統(tǒng)不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統(tǒng)。
在20世紀的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，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。
隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術的發(fā)展及應用，在20世紀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
件完全能夠適應惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業(yè)控制。
隨著計算機技術的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)、計算機群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。
計算機集成制造系統(tǒng)及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現(xiàn)產(chǎn)品從設計到制造的全部自動化。