數控機床故障診斷及維修維護方法研究摘要在當前數字化生產理念飛速發展的社會背景下，數控機床的應用范圍得到推廣。數控機床的結構和性能朝著多樣化和智能化的方向發展，為工業生產帶來了便捷，同時也為工作人員帶來了故障的解決困難，為了確保機床的正常使用，必須學會對常見的故障進行檢測和排除，并掌握相應的處理方式。關鍵詞：數控機床；故障診斷；排除方法目錄TOC\o"1-2"\h\u11710引言 引言隨著科技與工業的發展，金屬制造業對精度的要求越來越高，而數控車床作為現代金屬加工的主要工具，在工廠環境下能夠長期穩定的高精度加工就變得尤為重要。工廠加工環境復雜多變等一系列的不利因素使得設備精度很難保持穩定，而其中一大部分精度問題可以通過伺服控制來改善。在中國經濟快速發展的同時，數字控制技術的研究已經進入了快速發展階段，以提高中國的綜合競爭力，同時數控車床也面臨著技術創新能力和市場競爭力等一系列挑戰.作為一種不受工業生產控制的生產設備，數控車床從單個成機、鉆井機和其他隊列發展為多用途復合服務器。現在的多用途數控機床，三分之一以上在整個數控車床的伺服控制系統中，為了使得在實際生產過程中的加工精度得到穩定保障，需要對工廠中現有的數控車床設備進行控制方案的制定。本文也將基于數控車床的典型故障，特別是選擇了在加工過程中出現的問題，制定相應的故障解決方案方案。第一章數控機床常見故障診斷的處理原則在對數控機床的常見問題進行判斷的時候，應當注意保持事故的處理原則，端正處理態度。首先，要采用先靜后動的方式對數控機床的問題進行科學地判斷，這就要求工作人員面對數控機床所存在的故障使用科學客觀的眼光對待，不能發現問題就上手維修，而是應當先對機床進行仔細地觀察和判斷，仔細地辨別機床當前的運行狀態，敏銳地找出機床發生故障的具體位置，如果無法用肉眼及時辨別，工作人員應當及時詢問出現故障時的操作工人，對事故的原因進行綜合地分析和判斷，或者根據故障的表現狀況進行資料查閱和搜索，找出故障的發生原因。其次，在檢查機床的故障之前應當將其斷電處理，在完全斷電的情況下，才能進行下一步的維修操作，對機床的問題和故障進行判斷，通過觀察、測試、分析、排除等方式，找出故障發生的原因。如果在通電的情況下進行檢查和維修，則有可能會造成工作人員的人身安全問題，必須要在斷電的狀態下才能進行上述的操作。再次，在機床故障的檢修工作當中，還需要遵守其它的工作步驟和原則，才能保證檢修過程的順利完成。常見的數控機床問題主要是由于機械、液壓等故障引起的，工作人員應當按照由外向內的順序進行排查，不能夠對機床進行隨意地拆封，否則將會使故障得到二次擴大。由于數控機床屬于新型的機械設備，其在使用技術上自動化的程度較高，這就會導致在維修過程中需要耗費較多的技術資源。在對機床進行檢修時，應當首先檢查機械的本體是否存在問題，比如機械的開關和液壓部位是否靈活，是否存在堵塞，之后再檢查機床是否存在電氣部分的故障，按照這種步驟進行觀察會顯著提高機床的檢修效率第二章數控機床常見故障的診斷方法2.1直觀檢查法數控機床最常見的檢測方式是直觀檢查法。這也是在機床故障分析當中最為常用的方法之一。工作人員利用肉眼對機床的可能故障區域進行篩查，并且通過詢問機床使用現場相關情況判斷數控機床可能發生故障的部位。同時，還可以通過聽覺來判斷敲擊聲是否正常，檢查數控機床在運行過程當中是否有異常的響聲或者產生電火花等現象，在進行生產操作當中有無燒焦的氣味。在對外觀進行基本檢測之后，應當對數控機床的零件進行拆分檢查，查看熔斷器是否有燒焦的印記，對其電路板的線路進行勘察，檢測電纜是否出現脫落以求縮小可能的故障范圍。在所有的檢測方式當中，直觀檢查法最為常用簡潔，但是必須要求檢測人員有相當豐富的機床使用經驗。2.2利用機床進行自我診斷診斷機床故障的另一種方式是利用數控機床的自我診斷功能對機床的運行故障進行自我檢測。這也是目前常用的方法之一，也體現了數控機床制造技術的改善。通常情況下，數控機床的自我診斷功能可以及時地監控機床運行的相關參數，如果發現數據異常，可以通過CRP顯示器向工作人員進行提示。有些數控機床會利用發光管來表示可能存在故障的區域，通過硬件和軟件的報警功能向工作人員提示可能存在的問題。數控機床的硬件報警系統設置了提示燈，并且每一盞提示燈對應著不同的監控范圍，工作人員對照提示燈的指示會很容易判斷數控機床發生問題的區域，而軟件報警功能是系統內部自動運行的監控自我運行狀態的指揮機構，一旦數控機床出現運行問題，軟件報警功能就會顯示在CRT屏幕上，從而點亮指示燈、切斷電源，使數控機床暫停工作。2.3儀器、程序檢測法數控機床的相關故障還可以用儀器來進行檢測。常規的電工儀器通過對數控機床交直流電壓的檢查便可以測量其電路運行的電流量，尋找可能會發生故障的區域。而程序檢測法是通過對數控機床系統的檢測來完成故障區域的設定。工作人員事先編寫好故障檢測程序，輸送至數控機床的檢測系統，使得數控機床按照工作人員編寫的程序進行自我檢測。這種方法相比于數控機床的自我檢測功能更具有自定義的效果，提高了檢測的準確性和全面性，能夠幫助工作人員更準確地判斷出數控機床的故障區域和原因。第三章具體故障診斷維修維護實例3.1某數控立式車床“標頭SKP”閃爍不停止故障故障現象：數控立式車床采用FANUC0T數控系統，當選擇編輯EDIT/自動AUTO方式時，機床顯示器出現“標頭SKP”閃爍不停，無法正常運行，只有按下RESET鍵后才能切換到其他方式（如MDI方式），且其它方式無此故障現象。故障分析及解決方案：機床出現“標頭SKP”閃爍，一般情況下，是由于正在通過RS232通訊接口進行加工程序的傳輸，當程序傳輸結束后，機床即可恢復正常。但此機床的加工程序已經傳輸完成，根本不處于程序傳輸狀態，又檢查數控系統、計算機和通訊有關的參數（如波特率、數據位、停止位等）均正常。排除常見故障原因外，再將機床調為MDI方式，檢查是否能正常手動輸入程序，發現當輸入G代碼（如G01）還未按下“input”按鍵時，G代碼已經被輸入到系統中，故障原因可能和“input”按鍵有關，隨之拆下該按鍵發現里面有水珠，同時，并測量其電阻值約95Ω（按鍵處于常開狀態），接近于“短路”狀態，正常電阻值應趨向于無窮大，接近于“斷路”狀態，將按鍵清理干燥后重新安裝測試，未出現“標頭SKP”閃爍，故障排除。為了理清引發故障的根本原因，選擇EDIT/AUTO方式，按一下“input”按鍵故障復現（這一現象操作和維護人員均很少注意），進一步驗證了該故障是由于按鍵異常造成的。小結：該故障的特殊之處在于看似屬于通訊故障，實則是硬件故障（按鍵內部進水短路），此類故障比較少見，且迷惑性很大，面對此類故障，先要清楚造成故障的過程和原理，再設法從和故障相關的其他方面著手，進而找到故障診斷突破口，如此例中，在MDI狀態驗證能否正常輸入G代碼，從而查出“input”按鍵故障。3.2某數控車床“方式選擇”故障故障現象：該數控車床采用FANUC0iD數控系統，開機后方式選擇旋鈕開關失效，無論選擇何種運行方式，數控系統顯示的都是MDI方式，無法正常進行方式選擇，且無任何報警。故障分析及解決方案：對于方式選擇故障，一般情況下可考慮以下因素：（1）方式選擇開關直接連接的電纜脫落，故障率占50%以上；（2）方式選擇開關硬件本身損壞，依據故障記錄可知，故障率約占40%；（3）其他方面間接引起的此類故障，故障率約占10%。按照以上分析，首先，拆下機床操作面板，檢查方式選擇開關連接電纜，均無脫落，也沒有虛接。然后又更換新的方式選擇開關，故障仍然復現。另外，機床沒有任何報警提示，給維修人員帶來較大的困難。為了徹底查明故障原因，結合FANUC系統PMC和方式選擇地址信號控制原理，系統處于何種運行方式主要由地址信號G43來控制，具體控制和對應關系見表1。表1對應關系表根據“無論選擇何種運行方式，系統始終顯示MDI方式”這一故障現象，從表1可以看出，地址信號MD1（G43.0）、MD2（G43.1）、MD4（G43.2）、DNCI（G43.5）、ZRN（G43.7）一直都為0，那么有一種可能，以上地址信號沒有24V電源供給，這種可能也同樣可以造成此故障。現將方式選擇開關分別打到不同方式，使用萬用表依次測量開關的接線端子，電壓均為0V。結合機床相關電氣原理圖，檢查電氣柜發現，有一給方式選擇開關供電的24V電源線虛接，重新緊固后并進行方式選擇測試，機床恢復正常，故障徹底排除。小結：該故障的特殊之處在于表面看似是方式選擇開關或者地址信號控制方面的故障，其實是電源故障。解決該問題的關鍵是選擇的PMC地址信號控制關系，數控機床有時會出現故障現象相同，但故障原因不同，這就需要維修人員加強日常學習，明白控制原理，不斷提高自身的理論素養，從“原理”上著手解決故障，以不變應萬變，往往會起到事半功倍的效果。3.3某立式加工中心自動執行程序故障故障現象：某加工中心采用三菱數控系統，在執行程序“T**M06；G91G01X100F200；M30”過程中，當執行完換刀指令后出現循環停止（循環停止按鍵紅燈亮），未繼續執行語句G91G01X100F200，當再次按下循環啟動按鍵后又能往下繼續運行程序。故障分析及解決方案：該機床采用無機械手自動換刀系統，斗笠式刀庫，刀庫的前進/后退以及機床主軸松/緊刀均采用氣壓驅動。每次只在執行帶有換刀指令的程序時才出現上述故障，于是，需要先捋清整體換刀流程（見圖1）及相關信號檢測值是否正確，檢查后未發現異常。又根據故障現象“再次按下循環啟動按鍵后又能往下繼續運行程序”，說明有一種可能是換刀過程中某個步驟異常，在換刀完成后又恢復了正常，但間接影響了下面G代碼的執行（可能是影響了順利執行G代碼的某一前提條件）。依據這一思路，仔細觀察后發現，當換刀進行到“主軸吹氣”這一步驟時（持續2秒），相應的氣管有漏氣現象，當主軸夾緊刀具后此氣路控制閥已自動關閉恢復正常，且換刀流程正確，故障迷惑性較大。但是，氣管漏氣（整個機床氣動系統的一支路）過程中可能造成了氣動系統壓力瞬間低于壓力傳感器的設定值（很快又得到了恢復），在壓力傳感器檢測異常的瞬間導致了循環停止，當再次按下循環啟動時，因為壓力值已經恢復正常，所以又能往下執行程序。更換新的氣管并測試，故障徹底排除，驗證了上述分析過程的正確性。圖1換刀流程該故障的特殊之處在于故障現象是程序執行問題，實質上是換刀過程中“遺留”的故障間接影響了G代碼的執行，只有熟悉整個換刀步驟以及每一步信號檢測過程，才能準確進行故障定位。總結綜上所述工作人員應當采用多種方式對數控機床常見的故障進行診斷和排除按照一定的工作原則進行機床故障的觀察和檢修以便及時找出問題提高機器的使用效率。排除數控機床特殊故障的一般思路如下，首先，認真觀察故障現象，不放過任何細節（包括詢問機床操作人員），可能某個細節就是解決問題的關鍵。其次，使用常規故障診斷方法依次排除常見的故障原因，逐步把診斷范圍縮小。最后，既要深刻理解電氣控制“原理”，又要發散思維方式，參考“經驗”但不能只靠“經驗”，分析可能引發故障的間接可能和不常見的某些原因，逐步揭開故障的“神秘面紗”，消除各種故障的隱蔽性，從而順利排除故障

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