1、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修論文摘要:數(shù)控機(jī)床故障診斷數(shù)控機(jī)床是個復(fù)雜的系統(tǒng)，一臺數(shù)控機(jī)床既有機(jī)械裝 置、液壓系統(tǒng)，乂有電 氣控制部分和軟件程序等。組成數(shù)控機(jī)床的這些部分， 由丁種種原因，不可避免 地會發(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 幾個故障的維修實例，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，了解 PLCPLC 與外部器件的聯(lián)系，并注重系統(tǒng)保養(yǎng)，對丁準(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

2、PLC ; ;故障診斷; ;故障維修一、數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法數(shù)控設(shè)備是一種自動化程度較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，是企業(yè)的重 點(diǎn)、關(guān)鍵設(shè)備。要發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的高效益，就必須正確的操作和精心的維護(hù)，才 能保證設(shè)備的利用率。正確的操作使用能夠防止機(jī)床非正常磨損，避免突發(fā)故障； 做好日常維護(hù)保養(yǎng)，可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時發(fā)現(xiàn)和 消滅故障隱患，從而保證安全運(yùn)行，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)防故障的發(fā)生與擴(kuò)大的作 用。一般來說，數(shù)控機(jī)床的故障診斷方法主要有以下幾種：(一) 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

3、規(guī)檢查 ，通常包括:(1):(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；(2)CNC(2)CNC、伺服驅(qū)動、主軸 驅(qū)動、電機(jī)、輸入/ /輸出信號的連接是否正確、可靠/3)CNC/3)CNC、伺服驅(qū)動等裝置內(nèi) 的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動；(4)CNC(4)CNC、伺服驅(qū)動、主軸驅(qū)動 等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確;(5);(5)液壓、氣動、潤滑部件的油 壓、氣壓等是否符合機(jī)床要求；(6)(6)電器元件、機(jī)械部件是否有明顯的損壞。(二) 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)動系統(tǒng)、電源模塊

4、等部件主要參數(shù)的動、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。(三) 動作診斷法通過觀察、監(jiān)視機(jī)床的實際動作，判斷動作不良部位，并由此來追溯故障源。(四) 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)測試三個方面的內(nèi)容。二、故障的調(diào)查與分析這是排故的第一階段，是非常關(guān)鍵的階段，主要應(yīng)作好下列工作：1詢問調(diào)查 在接到機(jī)床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有

5、利丁迅速精確地分析故障原因。同時仔細(xì)詢問故障指示情況、故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷， 以便確定現(xiàn)場排故所應(yīng)攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間。2現(xiàn)場檢查 到達(dá)現(xiàn)場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、 完整性， 從而核實初步判斷的準(zhǔn)確度。由丁操作者的水平，對故障狀況描述不活甚至完全 不準(zhǔn)確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急丁動手處理， 重新仔細(xì)調(diào)查各 種情況，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度。3故障分析 根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由丁大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對照機(jī)床配套的 數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使用

6、說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。4確定原因?qū)Χ喾N可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對 維修人員是一種對該機(jī)床熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合 考驗。排故準(zhǔn)備 有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復(fù)雜， 需要做一系列的準(zhǔn)備工作，例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸、零部件的修理， 元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。數(shù)控機(jī)床電氣系統(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， 故障也就幾乎等丁排除了。 因此故障分析診斷的方法也就變得十分 重要了。下面把電氣故障的常用診斷方法綜列丁下。(1)(1)直觀檢查法這是故障分析之

7、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 整個分析判斷過程中可能要多次詢問。2目視 總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處丁正常狀態(tài) (例如各坐標(biāo)軸位置、主 軸狀態(tài)、刀庫、機(jī)械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置 等)有無報警指示，局部查看有無保險燒燧，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落， 各操作元件位置正確與否等等。3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(如伺服與電機(jī)接觸器接線)的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可 能出現(xiàn)故障的原因。4通電 這是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異

8、常聲音、氣味以及觸摸有無過 熱電動機(jī)和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。(2)(2)儀器檢查法使用常規(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。例如用萬用表檢查各電源情況，及對 某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號狀態(tài)測量點(diǎn)的測量， 用示波器觀察相關(guān)的脈動信號 的幅值、相位甚至有無，用 PLCPLC 編程器查找 PLCPLC 程序中的故障部位及原因等。(3)(3)信號與報警指示分析法1硬件報警指示 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，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及 故障原因與排除方法。2軟件報警

9、指示 如前所述的系統(tǒng)軟件、PLCPLC 程序與加工程序中的故障通常都設(shè) 有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原 因及故障排除方法。(4)(4)接口狀態(tài)檢查法 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將 PLCPLC 集成丁其中，而 CNCN 斫 PLCPLC 之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的， 這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入 /輸出板上有指示燈顯示，有的可 以通過簡單操作在 CRCR 防幕上顯示，而所有的接口信號都可以用 PLCSPLCS 程器調(diào)出。 這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機(jī)床的接口信號，乂要熟悉 PLCPLC 編程器的應(yīng)

10、用。(5)(5)參數(shù)調(diào)整法數(shù)控系統(tǒng)、PLCPLC 及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng) 不同機(jī)床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機(jī)床相匹配，而且更是使機(jī)床各項功能達(dá)到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的；而隨機(jī)床的長期運(yùn)行所引起的機(jī)械或 電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一 節(jié)中后一類故障，需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除。這種方法對維 修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解， 既知曉其地址熟 悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗。三、電氣維修與故障的排除這是排故的第

11、二階段，是實施階段。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)則列舉幾個常見電氣故 障做一簡要介紹，供維修者參考。(1)(1)電源電源是維修系統(tǒng)乃至整個機(jī)床正常工作的能量來源，它的失效或者故障 輕者會丟失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。 西方國家由丁電力 充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計考慮較少， 這對丁我國有較大波 動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足， 再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn) 由電源而引起的故障。我們在設(shè)計數(shù)控機(jī)床的供電系統(tǒng)時應(yīng)盡量做到：1提供獨(dú)立的配電箱而不與其他設(shè)備申用。

12、2電網(wǎng)供電質(zhì)量較差的地區(qū)應(yīng)配備三相交流穩(wěn)壓裝置。3電源始端有良好的接地。4進(jìn)入數(shù)控機(jī)床的三相電源應(yīng)采用三相五線制，中線 (N)(N)與接地(PE)(PE)嚴(yán)格分開。5電柜內(nèi)電器件的布局和交、直流電線的敷設(shè)要相互隔離。(2)(2)數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障1位置環(huán)報警。可能是位置測量回路開路；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。 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)(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)(4)機(jī)床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量

13、下降，甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動。 這其中有很大一種可能是機(jī)械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不 充分甚至磨損造成的；對丁電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、 位置環(huán)和相關(guān)參 數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應(yīng)在機(jī)械故障基本排除后重新進(jìn)行最佳化調(diào)整。(5)(5)偶發(fā)性停機(jī)故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計中的問題造成在某些特定的操作與功能運(yùn)行組合下的停機(jī)故障，一般情況下機(jī)床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強(qiáng)力干擾(電 網(wǎng)或周邊設(shè)備)、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例 如南方地區(qū)將機(jī)床置丁普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時

14、間開門運(yùn)行，附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屆屑或水霧的設(shè)備等等。這些因素不僅會造成故障， 嚴(yán)重的還會損壞系統(tǒng)與機(jī)床，務(wù)必注意改善。本文由丁篇幅所限不做更多的介紹，讀者可參閱數(shù)控機(jī)床的隨機(jī)資料及其他專門 介紹各種故障的文章。四、維修排故后的總結(jié)提高工作對數(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?？偨Y(jié)提高工作的主要內(nèi)容包括：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，其間錯誤分析和排故方法 也應(yīng)記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書 寫

15、。2有條件的維修人員應(yīng)該從較典型的故障排除實踐中找出常有普遍意義的內(nèi)容 作為研究課題進(jìn)行理論性探討，寫出論文，從而達(dá)到提高的目的。特別是在有些 故障的排除中并未經(jīng)由認(rèn)真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要。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。4從排故過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識，制定學(xué)習(xí)計劃，力爭盡快補(bǔ)課。5找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時補(bǔ)齊?？偨Y(jié)提高工作的好處是：1迅速提高維修者的理論水平和維修能力。2提高重復(fù)性故障的維修速度。3利丁分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進(jìn)操作規(guī)程，提高機(jī)床壽命和利用率。4可改進(jìn)機(jī)床電氣原