數(shù)控機(jī)床故障診斷及排除方法

【摘要】數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化機(jī)床，涵蓋了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量和傳感器技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門新興數(shù)字程序控制機(jī)床。
　　【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；故障；排除方法；
　　不同的數(shù)控機(jī)床，其結(jié)構(gòu)和性能有很大的區(qū)別，但在故障診斷上有它的共性。通過對(duì)這些共性的分析得出一些對(duì)數(shù)控機(jī)床故障診斷原則、方法及故障排除方法。以下逐一介紹：
　　一、 數(shù)控機(jī)床故障診斷原則
         1. 先外部后內(nèi)部    
        數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、電氣一體化的機(jī)床，所以故障的發(fā)生必然要從這三者之間綜合反映出來(lái)。所以要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)采用望、聞、聽、問等方法，由外向里逐一進(jìn)行檢查。
        例1：一數(shù)控車床剛投入使用的時(shí)候，在系統(tǒng)斷電后重新啟動(dòng)時(shí)，必須要返回到參考點(diǎn)。即當(dāng)用手動(dòng)方式將各軸移到非干涉區(qū)外后，再使各軸返回參考點(diǎn)。否則，可能發(fā)生撞車事故。所以，每天加工完后，最好把機(jī)床的軸移到安全位置。此時(shí)再操作或斷電后就不會(huì)出現(xiàn)問題。 
　　外部硬件操作引起的故障是數(shù)控修理中的常見故障。一般都是由于檢測(cè)開關(guān)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置出現(xiàn)問題引起的。這類故障有些可以通過報(bào)警信息查找故障原因。對(duì)一般的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)講都有故障診斷功能或信息報(bào)警。維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。而有些故障雖有報(bào)警信息顯示，但并不能反映故障的真實(shí)原因。這時(shí)需根據(jù)報(bào)警信息和故障現(xiàn)象來(lái)分析解決。
　　 例如：臺(tái)立式加工中心采用FANUC-OM控制系統(tǒng)。機(jī)床在自動(dòng)方式下執(zhí)行到X軸快速移動(dòng)時(shí)就出現(xiàn)414＃和410＃報(bào)警。此報(bào)警是速度控制OFF和X軸伺服驅(qū)動(dòng)異常。由于此故障出現(xiàn)后能通過重新啟動(dòng)消除，但每執(zhí)行到X軸快速移動(dòng)時(shí)就報(bào)警。經(jīng)查該伺服電機(jī)電源線插頭因電弧爬行而引起相間短路，經(jīng)修整后此故障排除。
         2. 先機(jī)械后電氣  
        由于數(shù)控機(jī)床是一種自動(dòng)化程度高，技術(shù)復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。機(jī)械故障較易發(fā)現(xiàn)，而系統(tǒng)故障診斷難度要大一些。
         3. 先靜后動(dòng)  
        維修人員要做到先靜后動(dòng)，不可盲目動(dòng)手，應(yīng)先詢問操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，查看說明書、資料后方可動(dòng)手查找故障原因，繼而排除故障，
         4. 先公用后專用   
        公用性問題會(huì)影響到全局，而專用性問題只影響局部。
         5. 先簡(jiǎn)單后復(fù)雜  
        當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋、一時(shí)無(wú)從下手時(shí)，應(yīng)先解決容易的問題，后解決較大的問題。常常在解決簡(jiǎn)單的故障的過程中，難度大的問題也可能變的容易，理清思路，將難度較大的變得容易一些。
         6. 先一般后特殊
        在排除某一故障時(shí)，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。
　　二、 數(shù)控系統(tǒng)自診斷技術(shù)及故障排除方法
所謂系統(tǒng)診斷技術(shù)，就是利用數(shù)控裝置中的計(jì)算機(jī)及相關(guān)運(yùn)行診斷軟件進(jìn)行各種測(cè)試。
         1. 自診斷技術(shù)
        1) 開機(jī)自診斷：數(shù)控系統(tǒng)通電后，設(shè)備內(nèi)部診斷軟件會(huì)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)中各種元件如CPU、RAM及各應(yīng)用軟件進(jìn)行逐一檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果顯示出來(lái)，如檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)會(huì)顯示報(bào)警信息或發(fā)出報(bào)警信號(hào)。開機(jī)自診斷通常會(huì)在開機(jī)一分鐘之內(nèi)完成。
有時(shí)開機(jī)診斷會(huì)將故障原因定位到電路板或模塊上，但也經(jīng)常僅將故障原因定位在某一范圍內(nèi)，這時(shí)維修人員需查找相關(guān)維修手冊(cè)根據(jù)提示找到真正故障原因并加以排除。
        2) 運(yùn)行自診斷：運(yùn)行自診斷也稱在線自診斷，是指數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對(duì)系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其它外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查，并顯示有關(guān)信息，這種診斷一般會(huì)在系統(tǒng)工作時(shí)反復(fù)進(jìn)行。
        3) 脫機(jī)診斷：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先停機(jī)，然后使用隨機(jī)的專用診斷紙帶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行脫機(jī)診斷。診斷時(shí)先要將紙帶上的程序讀入RAM系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序進(jìn)行診斷，從而判定故障部位，這種診斷在早期的數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用較多。
         2. 人工診斷技術(shù)
　　數(shù)控系統(tǒng)的故障種類很多，而自診斷往往不能對(duì)系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測(cè)試，也不能將故障原因定位到具體確定的元器件上，這時(shí)要迅速查明原因就需要采用人工診斷方法。人工診斷方法有很多種，最常用的有:功能程序測(cè)試法、參數(shù)檢查法、備件置換法、直觀法、原理分析法等，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下:         1) 功能程序測(cè)試法：這種方法將數(shù)控系統(tǒng)中的G、M、S、T、功能的全部指令編成一個(gè)測(cè)試程序，穿成紙帶或存儲(chǔ)到軟盤上在進(jìn)行診斷時(shí)運(yùn)行這個(gè)程序，可快速判定哪個(gè)功能出現(xiàn)問題，這種方法一般在機(jī)床出現(xiàn)隨機(jī)性故障時(shí)使用，也可用于設(shè)備閑置時(shí)間較長(zhǎng)重新投入使用時(shí)測(cè)試用。
        2) 參數(shù)檢查法：一般系統(tǒng)的參數(shù)是存放在RAM中的，一旦出現(xiàn)干擾或其它原因會(huì)造成參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工作，這時(shí)應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和核對(duì)有關(guān)參數(shù)，在排除某些故障時(shí)，有時(shí)還需對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
        3)  備件置換法：是將系統(tǒng)中型號(hào)完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進(jìn)行互相交換比較，或利用備用的元器件替換有疑點(diǎn)的部件，從而快速有效地確定故障部位。
        4) 直觀法：直觀法是利用維修中常用的“先外后內(nèi)”的原則，利用觀察零部件的工作狀態(tài)、聽聲音、摸發(fā)熱等方法，進(jìn)行逐個(gè)檢查，如利用視覺可觀察內(nèi)部器件或外部連接的形狀上的變化；利用聽覺可查尋器件發(fā)出的異常聲音;利用嗅覺或觸覺可查尋過載、高溫等現(xiàn)象;等等。
        5) 原理分析法：當(dāng)采用其它檢查方法難以奏效時(shí)，可以從電路基本原理出發(fā)，一步一步用萬(wàn)用表、邏輯表、示波器等工具對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢查對(duì)照，最終查明故障原因。
         3. 高級(jí)診斷技術(shù)
        1) 在高級(jí)診斷中，常用的方法主要有以下幾種方法：
        2) 自修復(fù)診斷：自修復(fù)診斷一般是指在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置不參與運(yùn)行的備用模塊。自修復(fù)程序在控制系統(tǒng)每次開機(jī)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某模塊有問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把故障信息顯示在屏幕上，同時(shí)自動(dòng)查尋備用模塊，故障模塊的工作即被備用模塊取代，維修人員可根據(jù)提示更換下一故障模塊。自修復(fù)診斷方法需要較多的備用模塊，這會(huì)使系統(tǒng)體積增大，價(jià)格提高。
        3) 診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng)：近年來(lái)，隨著圖像識(shí)別、聲音識(shí)別、自動(dòng)翻譯和智能工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)越來(lái)越多地被應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上。診斷專家系統(tǒng)以專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，自動(dòng)模仿專家利用知識(shí)解決復(fù)雜問題的思維活動(dòng)，這就使普通工作人員同樣能對(duì)故障做出具有專家級(jí)水平的診斷結(jié)論。
        例如：日本的FANUC系統(tǒng)的診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng)是由知識(shí)庫(kù)、推理計(jì)算機(jī)和人工控制器組成。知識(shí)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)了專家分析、故障判斷和如何消除故障的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。這些知識(shí)用于讀出數(shù)控系統(tǒng)的狀態(tài)信息，通過人工控制器，編程員可用簡(jiǎn)捷的記述把專家的知識(shí)編成程序，并把程序變成知識(shí)庫(kù)目標(biāo)形式，再存儲(chǔ)到知識(shí)庫(kù)中。推理機(jī)通過運(yùn)行程序進(jìn)行推理，操作者也可通過顯示單位，用簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話的方式選擇故障狀態(tài)，必要時(shí)回答系統(tǒng)的提問，以補(bǔ)充為得出結(jié)論所需的其它信息。
        4) 通訊診斷系統(tǒng)：該診斷方法又稱海外診斷，是由中央維修站通過電話線路，甚至國(guó)際電話系統(tǒng)向用戶設(shè)備發(fā)送診斷程序所進(jìn)行的一種遙控診斷。通訊診斷系統(tǒng)除可用于故障發(fā)生后的診斷外，還可以為用戶作定期的預(yù)防性診斷，設(shè)備生產(chǎn)廠家的維修工不必親臨現(xiàn)場(chǎng)，只需按預(yù)定的時(shí)間對(duì)機(jī)床進(jìn)行系列試運(yùn)行檢查，在中央維修站分析診斷數(shù)據(jù)，即可發(fā)現(xiàn)可能存在的故障隱患。
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