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探究數(shù)控機床故障診斷與排除
數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，所有數(shù)控專業(yè)的同學都會借鑒數(shù)控機床，下面小編就為大家推薦相關(guān)的論文，論數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)，歡迎大家閱讀!
摘要：集多種技術(shù)于一體的機械加工機電設(shè)備數(shù)控機床，是集技術(shù)密集和知識密集的自動化設(shè)備，運行過程難避會發(fā)生故障，嚴重影響數(shù)控機床開動率，造成設(shè)備閑置和資源浪費，因此要加強對其故障原因的分析，加強對故障的診斷。文章重點介紹了數(shù)控機床故障的常見類型，分析了其故障診斷的主要方法及基本思路，并例舉案例對數(shù)控機床的維護進行了有意義的研究。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機床;故障診斷;故障排除
數(shù)控機床技術(shù)起源于美國的機電一體化設(shè)備，它集計算機、精密測量、自動控制、數(shù)據(jù)通信和現(xiàn)代機械制造等技術(shù)于一體，最初是用于解決航空航天復(fù)雜零件的制造問題，運作高效，能按程序自動加工零件，而無需使用復(fù)雜和特殊的工裝夾具，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，可以以一個更好的方式來自動化批量加工品種多樣的復(fù)雜的零件，保持加工零件的一致性，便于產(chǎn)品的升級換代，同時具有機動靈活、精度高、速度快的特點，必須有強大的可靠性和可用性。
然而隨著數(shù)控機床因而在機械制造業(yè)中的比例越來越大，數(shù)控機床在使用過程中發(fā)生故障的可能性大大增強，診斷故障并維修排除才能保障數(shù)控機床長期可靠運行。
一、常見的數(shù)控機床故障分類
數(shù)控機床發(fā)生故障的原因比較多且復(fù)雜，涉及的知識面廣，技術(shù)難度大，診斷與排除故障往往存在很大的困難，根據(jù)數(shù)控機床的故障性質(zhì)、起因、有無診斷顯示、裝備情況和是否具有破壞性及部件故障等分為以下幾種分類：
(一)電源故障。
電源發(fā)生故障，既無法啟動，對于其維修，需對照原理圖進行。
(二)有無診斷顯示故障。
根據(jù)故障有無診斷顯示可以分為有、無診斷顯示故障。無診斷顯示的故障只能根據(jù)出現(xiàn)故障前后的情況來分析判斷， 較難排除。有診斷顯示的故障相對來說比較容易排除，此種故障的經(jīng)常是軟件報警顯示的故障與硬件報警顯示兩種類型。其中硬件報警顯示故障可以通過各單元裝置上的指示燈找到，一般以報警號的形式出現(xiàn)軟件報警顯示故障往往可以在數(shù)控系統(tǒng)顯示器上顯示。系統(tǒng)無報警顯示故障，比較復(fù)雜和困難的診斷，通常是由硬件故障造成。
(三)數(shù)控裝置故障。
由裝置設(shè)備問題引起的故障，分為硬件故障與軟件故障兩種。
(四)有無破壞性故障。
有無破壞性故障又稱為非破壞性故障和破壞性故障兩類，是按故障發(fā)生的性質(zhì)是否具有破壞性來分類的。非破壞性故障容易辨別，也危害較小，可以經(jīng)過重演故障、多次試驗檢驗來分析故障的原因，較易排除;破壞性故障危害較大，維修難度大且有一定風險，比如由于伺服系統(tǒng)失控造成飛車、短路燒保險等故障引起的破壞性故障對整個體統(tǒng)都將是致命的破壞。
(五)PLC部分出現(xiàn)故障。
不報警的機床故障由于PLC編程有問題、編程不好等問題的出現(xiàn)而產(chǎn)生。
(六)機械故障和電氣故障。
根據(jù)機械運動部件發(fā)生故障的不同來分，分為機械故障和電氣故障。由于機械部分的安裝、潤滑、調(diào)試、液壓系統(tǒng)、冷卻、氣動、排屑、使用和維護操作不當造成的機械變速箱故障和導(dǎo)軌運動摩擦產(chǎn)生的故障稱為機械故障，主要集中在主軸停止、噪音大，導(dǎo)致切削振動炮塔不轉(zhuǎn)，加工精度不穩(wěn)定。電氣故障是往往是由于松動的部件焊接，電器元件的品質(zhì)因數(shù)的下降，連接器接觸不良或由其他因素造成的發(fā)生在系統(tǒng)設(shè)備、伺服驅(qū)動裝置和機床電器控制等部分的故障，具有一定的損害。
(七)檢測元件故障。
整個數(shù)控機床和檢測元件是一個閉環(huán)的系統(tǒng)，檢測元件是其中的數(shù)控機床的重要組成部分，經(jīng)常會在機械暴走、機械振蕩等方面體現(xiàn)出故障。
二、數(shù)控機床故障診斷方法
(一)直觀診斷法。是最常用也是最簡單的一種方法，是指利用人的感覺器官如手、眼、鼻、耳等縮小故障的檢查范圍，找出故障具體原因。
(二)狀態(tài)診斷法。該種方法主要是動、靜態(tài)的監(jiān)測伺服進給系統(tǒng)、電源模塊等部件的主要參數(shù)，或監(jiān)測數(shù)控系統(tǒng)輸入輸出信號的狀態(tài)，檢測各元件的工作狀態(tài)，從而來找出故障原因的方法。
(三)儀器診斷法。儀器診斷法是指運用一些常用儀器測量數(shù)控機床系統(tǒng)的相關(guān)直流與脈沖信號，進而查找可能的故障，比如運用常規(guī)的電工儀表、直流電源電壓等來查找故障。
(四)系統(tǒng)的自我診斷功能。這種方法主要是使用數(shù)控機床系統(tǒng)內(nèi)的自我診斷方法找到故障原因。這些軟件或程序的測試離線和在線監(jiān)測、開機自診斷等等。異常報警指示燈將通過硬件或軟件報警指示報警。此外，數(shù)控機床系統(tǒng)的自診斷功能經(jīng)常被用來作為衡量數(shù)控機床的性能的一個重要的指標。
(五)參數(shù)調(diào)整法。維修人員通曉數(shù)控機床的工作狀態(tài)和作用主要是通過具體系統(tǒng)的主要參數(shù)來判斷，主要考慮到不同的數(shù)控機床、不同的工作狀態(tài)對數(shù)控系統(tǒng)、PLC及其伺服驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)要求不盡相同，通過調(diào)整一個或多個相關(guān)參數(shù)來對其故障進行排除。
三、數(shù)控機床的維護與排除
合理的日常維護措施可以減少正常磨損、延緩劣化、預(yù)防和降低數(shù)控機床發(fā)生故障的概率，保證其安全運行，因此，做好數(shù)控機床的日常維護、保養(yǎng)是做好數(shù)控機床的維護重中之重和關(guān)鍵所在，一方面要講究具體的方式方法，另一方面要遵循具體的措施原則和立場，主要有以下幾個方面。
(一)具體的數(shù)控機床故障維修與排除手段及方法
1.復(fù)位、初始化法
由于編程或者瞬時故障引起的CNC系統(tǒng)報警使數(shù)控機床停止運行的情況出現(xiàn)時，往往按復(fù)位按鈕或復(fù)位鍵進行復(fù)位來清除故障，也可用強行關(guān)閉硬件電源;若系統(tǒng)存儲器欠壓、連接線路接觸不良、掉電造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則先做好系統(tǒng)初始化前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)備份，再對CNC系統(tǒng)進行復(fù)位。
2.模塊替換法
模塊替換法是目前最常用解決故障的方法，主要方法是診斷出壞的系統(tǒng)模塊(電器元件)，然后再選擇好的模塊將其替換，設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)，并做相應(yīng)的初始化啟動，使機床迅速投入正常運行。
3.設(shè)置參數(shù)
有正確的數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置是確保系統(tǒng)功能正常的前提，許多數(shù)控機床不能工作或功能是無效的主要原因是由于數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置存在問題，也可以塊搜索功能數(shù)控系統(tǒng)檢查用戶編程錯誤引起的故障報警或停機，糾錯參數(shù)設(shè)置，以確保數(shù)控機床的正常運行。 例如，實際速度與設(shè)定速度主軸啟動是不一致，因為主軸轉(zhuǎn)速模擬電壓控制功能處于激活狀態(tài)，主軸轉(zhuǎn)速S碼輸入設(shè)置一個固定的主軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)S代碼時的值不會改變，稱為恒線速控制(G97模式)2種方式，工具相對于圓柱形工件的切向速度(米/分)S代碼來設(shè)置恒線速控制(G96模式)，恒線速控制方式下，切削進給時的主軸轉(zhuǎn)速隨著編程軌跡X軸絕對CNC輸出給主軸變頻器0-10V控制電壓受驅(qū)動裝置的控制。
4.修調(diào)法
數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置正確，在過程中發(fā)現(xiàn)進一步調(diào)整某些參數(shù)，如數(shù)控系統(tǒng)的LCD顯示屏幕亮度，低維護，調(diào)整屏幕電源12V電壓正常。
最好地實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)及其他電子系統(tǒng)的控制，微調(diào)是非常關(guān)鍵的。主軸轉(zhuǎn)速模擬電壓控制模式，與主軸倍率微調(diào)至實際速度主軸倍率修剪主軸的最大速度在當前檔位的限制，由恒定表面速度控制模式的最小主軸轉(zhuǎn)速限制值和最高主軸主軸的實際速度限速值限制。
數(shù)控系統(tǒng)提供了8主軸倍率(50%?120%，每級變化10%)，實際的定義系列的主軸倍率階梯，應(yīng)使用機床制造商的指示為準功能低于標準梯形說明的，例如，標準定義的PLC梯形圖GSK980TDa主軸，共有8級，實際主軸轉(zhuǎn)速主軸倍率的速度范圍為50%到120%的實時修整主軸倍率斷電記憶中的指令覆蓋的關(guān)鍵。
(二)遵循具體的措施原則和立場
強化管理是數(shù)控機床的維護的關(guān)鍵所在。做好日常維護工作，需遵循具體的措施原則和立場，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程、充分利用數(shù)控機床、加強人員培訓(xùn)，掌握日常使用與維護的知識，做好有效、及時的總結(jié)，這些必要的流程措施是數(shù)控機床有效運行的重要保證。
四、故障診斷與排除的系列案例
上述分析發(fā)現(xiàn)，作為一個用戶級的維修人員，不僅要有電子技術(shù)、自動化技術(shù)，還要有計算機技術(shù)、機械原理、檢測技術(shù)及機械加工、液壓傳動等知識，同時在其中應(yīng)該有一個分析問題和解決問題的能力，文中例舉了幾個案例，形象說明如何及時排除故障提高數(shù)控機床的開動率。
案例一：在高校教學實踐和企業(yè)生產(chǎn)實際中，數(shù)控機床已多次出現(xiàn)故障后，維修人員掌握一定的知識后，逐一進行排查，故障很快得到解決。例如，購買、投入使用GSK980T數(shù)控車床，操作人員經(jīng)驗不豐富，數(shù)控機床、按鈕的功能和操作的結(jié)構(gòu)性不熟練，就可以直接轉(zhuǎn)移到的程序，周期起動工件，幾乎引起了車刀和工件碰撞運營商急于緊急停止按鈕的作用。隨后回零，CRT顯示準備不是線程報警字樣。出現(xiàn)操作人員對新設(shè)備缺乏足夠了解的情況下旋開急停按鈕，按下復(fù)位鍵再回零后，反而輕而易舉把故障排除了。
案例二：數(shù)控機床機械零件有時會產(chǎn)生故障。例如，配置FAGOR8055系統(tǒng)TH5660加工中心的有不換刀現(xiàn)象。加工中心執(zhí)行換刀指令時，主軸能夠移動到換刀和準確的定位，但沒有換刀動作，檢查I / O端口跟蹤，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)沒有收到主軸定位應(yīng)答信號，在調(diào)查到終端，終端響應(yīng)信號線松動，緊固之后工作處于正常。
案例三：伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的主要故障源之一。由于各軸的運動是靠伺服單元控制伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠和旋轉(zhuǎn)編碼器速度反饋反饋光柵的位置，一般故障的驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)編碼器與伺服單元模塊。例如FANUCO-MD系統(tǒng)XK5025數(shù)控銑床，發(fā)生434報警，問題出在數(shù)控系統(tǒng)722的診斷參數(shù)的第7 位為1，說明Z-軸伺服過載，作進一步調(diào)查了解到是主軸轉(zhuǎn)向發(fā)生錯誤，改變主軸轉(zhuǎn)向就可以排除故障。數(shù)控機床的造價較高，維護成本也高。
案例四：設(shè)備的操作使用前的調(diào)整過程不當也是引起故障參數(shù)修改。例如，XK5025數(shù)控銑床FANUCO-MD系統(tǒng)引導(dǎo)程序顯示混亂，機器不能正常工作，出現(xiàn)系統(tǒng)的傳輸過程中的101報警、內(nèi)存溢出，在解除報警系統(tǒng)DELET按鍵上出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置為重寫的狀態(tài)，有可能是操作不熟練，錯按電源上的RESET按鈕，產(chǎn)生的參數(shù)發(fā)生變化，如果重新輸入備份參數(shù)，機床就處于工作狀態(tài)了。如果機器出現(xiàn)故障，操作人員應(yīng)正確地記錄、描述的情況，在發(fā)生故障時，并方便維護人員及時和正確的調(diào)整。
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