關(guān)于數(shù)控機(jī)床故障的分析與診斷技術(shù)
隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,機(jī)床制造業(yè)數(shù)控程度不斷提高,因此數(shù)控機(jī)床被大量用于工業(yè)以及制造業(yè) 中,成為企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。
1、數(shù)控機(jī)床的整體故障分析
數(shù)控機(jī)床故障是指設(shè)備或系統(tǒng)因自身原因而喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象。機(jī)床按照其結(jié)構(gòu)以及特性的故障源可分為機(jī)械故障和電氣故障兩類，其中電氣故障又可細(xì)分為系統(tǒng)硬件故障，系統(tǒng)軟件故障，干擾性故障，低壓電氣設(shè)備故障，功能組件功能性故障。發(fā)生故障具有相同的規(guī)律,一般分為三個(gè)階段:初期運(yùn)行階段,這個(gè)階段屬于機(jī)床的磨合階段，是故障頻發(fā)期,故障曲線呈上升趨勢,此區(qū)故障多數(shù)屬于設(shè)計(jì)制造和裝配缺陷造成的。正常運(yùn)行階段,此時(shí)故障曲線趨近水平,故障率低,此區(qū)故障一般是由操作和維護(hù)不良造成的偶發(fā)事故。設(shè)備衰老階段,此階段故障率大,故障曲線上升快,主要原因是運(yùn)行過久、機(jī)件老化和磨損過度造成的。要判斷是機(jī)械方面故障還是控制系統(tǒng)故障,其分析方法是:先檢查控制系統(tǒng),看程序能否正常運(yùn)行,顯示和其它功能鍵是否正常,有無報(bào)警現(xiàn)象等;再檢查故能部件以及電機(jī)和檢測元件,是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn),有無間歇或抖動(dòng)現(xiàn)象,有無定位不準(zhǔn)等問題。如果沒有上述問題,則可初步判斷故障原因在機(jī)械方面,著重檢查傳動(dòng)環(huán)節(jié)。檢查傳動(dòng)環(huán)節(jié)時(shí)應(yīng)使電機(jī)斷電,用手動(dòng)并配合打表檢查機(jī)器。下面針對電氣數(shù)控單元故障做詳細(xì)分析。
2、數(shù)控單元故障分析
數(shù)控單元故障為常見的機(jī)床電氣故障，它可分為人機(jī)交互單元故障，供電單元故障，伺服系統(tǒng)故障，PLC可編程控制器單元故障，位置檢測環(huán)故障，其他故障。人機(jī)交互單元故障多為按鈕損壞或者功能失靈，指示燈損壞，導(dǎo)致輸入指令無法傳輸從而機(jī)床功能無法實(shí)現(xiàn)。通過更換按鈕或者更換操作面板即可實(shí)現(xiàn)快速維修。供電單元由于供電形式不同，或者由于電源波動(dòng)較大，質(zhì)量不穩(wěn)定，或者隱藏高頻脈沖。因此要更改接地保護(hù)方式添加穩(wěn)壓電源或者電抗器以及濾波器，用以減少由于電源問題=直接導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)或者損壞。伺服系統(tǒng)故障多由于頻繁啟動(dòng)或者長期運(yùn)行造成的元件老化，或者由于低壓直流短路造成，也會(huì)由于瞬間超壓等原因造成。在機(jī)床運(yùn)行中由于電機(jī)增益不匹配，負(fù)載過大瞬時(shí)超壓或者電機(jī)過熱卡死，也會(huì)造成系統(tǒng)損壞，當(dāng)系統(tǒng)損壞時(shí)可以用替換模塊或者插板來進(jìn)行故障排除。數(shù)控系統(tǒng)以及的低壓電器設(shè)備包括各功能部件的邏輯控制(如刀庫管理,液壓啟動(dòng)等),主要由PLC實(shí)現(xiàn),必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息(如斷電器,伺服閥,指示燈等), 它與外界繁多的各種信號(hào)源和執(zhí)行元件相連接,變化頻繁,發(fā)生故障的可能性較多,故障類型較多。位置環(huán)控制多由光柵尺進(jìn)行全閉環(huán)控制。這是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令,并與位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較,進(jìn)一步完成控制任務(wù)。但是光柵尺由于測量元件損壞或者進(jìn)入雜質(zhì)鐵屑會(huì)影響其測量，或者由于進(jìn)水吹風(fēng)等光柵尺或者讀數(shù)頭故障影響測量。
3、數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)
機(jī)床診斷技術(shù)包括：數(shù)控系統(tǒng)自診斷，對系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測。狀態(tài)診斷：在機(jī)床啟動(dòng)后檢測驅(qū)動(dòng)，各個(gè)電機(jī)的溫升，功率以及運(yùn)行狀態(tài)。
動(dòng)作診斷，在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中檢測各個(gè)功能部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷動(dòng)作不良的部位。操作診斷，見識(shí)由于操作失誤或者程序錯(cuò)誤造成的故障。點(diǎn)檢診斷，定期點(diǎn)檢液壓氣動(dòng)元件以及配電柜，電主軸等功能區(qū)。
數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法包括直觀法(望聞問切)包括：問-機(jī)床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看-CRT報(bào)警信息、報(bào)警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護(hù)器脫扣等聽-異常聲響聞-電氣元件焦糊味及其它異味摸-發(fā)熱、振動(dòng)、接觸不良等。參數(shù)檢查法：參數(shù)通常是存放在RAM中，有時(shí)電池電壓不足、系統(tǒng)長期不通電或外部干擾都會(huì)使參數(shù)丟失或混亂，應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對有關(guān)參數(shù)。隔離法：一些故障，難以區(qū)分是數(shù)控部分，還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造成的，常采用隔離法。同類對調(diào)法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或?qū)⒐δ芟嗤哪０寤騿卧嗷ソ粨Q。功能程序測試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時(shí)運(yùn)行這些程序，即可判斷功能的缺失。
數(shù)控機(jī)床故障診斷應(yīng)遵循的原則包括：先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查排除。先機(jī)械后電氣首先檢查機(jī)械是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動(dòng)液壓部分是否正常等，在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械的`故障。先靜后動(dòng)維修人員本身要做到先靜后動(dòng)。首先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，查閱機(jī)床說明書、圖紙資料，進(jìn)行分析后，才可動(dòng)手查找和處理故障。
診斷常用的儀器包括儀表及工具：萬用表可測電阻、交、直流電壓，電流相序表可檢測直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表可測量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表可不斷線檢測電流。測振儀是振動(dòng)檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀可檢測電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測試筆-可測量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測試儀-用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測和篩選。工具-彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。
診斷用技術(shù)資料主要包括：數(shù)控機(jī)床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表，PLC程序，編程手冊，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說明書等。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機(jī)床實(shí)物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機(jī)床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。
4 、結(jié)語
由于機(jī)床的先進(jìn)性與復(fù)雜性涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，因此故障種類繁多，診斷較為困難，為了解決機(jī)床設(shè)備的故障，需要注重研究數(shù)控機(jī)床的診斷與檢測技術(shù)，保證機(jī)床長期安全平穩(wěn)運(yùn)行，發(fā)揮更大效益。
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