數控機床常見故障分析及維護方法

王福全

摘要:目前,數控機床的應用越來越廣泛,其加工柔性好,精度高,生產效率高,具有很多的優點。但由于技術越來越先進、復雜,對維修人員的要求很高,要求他們具有較深的專業知識和豐富的維修經驗,在數控機床出現故障時才能及時排除。本文闡述了數控機床的幾種常見故障分析方法,與數控機床的維護方法。

關鍵詞:數控機床;故障分析

1 數控機床常見故障及其分類

1.1 按故障的性質分類

①確定性故障確定性故障是指控制系統主機中的硬件損壞或只要滿足一定的條件,數控機床必然會發生的故障。這一類故障現象在數控機床上最為常見,但由于它具有一定的規律,因此也給維修帶來了方便確定性故障具有不可恢復性,故障一旦發生,如不對其進行維修處理,機床不會自動恢復正常.但只要找出發生故障的根本原因,維修完成后機床立即可以恢復正常。正確的使用與精心維護是杜絕或避免故障發生的重要措施。②隨機性故障隨機性故障是指數控機床在工作過程中偶然發生的故障此類故障的發生原因較隱蔽,很難找出其規律性,故常稱之為“軟故障”,隨機性故障的原因分析與故障診斷比較困難,一般而言,故障的發生往往與部件的安裝質量、參數的設定、元器件的品質、軟件設計不完善、工作環境的影響等諸多因素有關.隨機性故障有可恢復性,故障發生后,通過重新開機等措施,機床通常可恢復正常,但在運行過程中,又可能發生同樣的故障。

加強數控系統的維護檢查,確保電氣箱的密封,可靠的安裝、連接,正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發生的重要措施。

1.2 按故障產生的原因分類

①數控機床自身故障這類故障的發生是由于數控機床自身的原因所引起的,與外部使用環境條件無關,數控機床所發生的極大多數故障均屬此類故障。②數控機床外部故障這類故障是由于外部原因所造成的。供電電壓過低、過高,波動過大:電源相序不正確或三相輸入電壓的不平衡;環境溫度過高:有害氣體、潮氣、粉塵授入:外來振動和干擾等都是引起故障的原因。

除上述常見故障分類方法外,還有其他多種不同的分類方法。

2 故障分析的基本方法

故障分析是進行數控機修的第一步,通過故降分析,一方面可以迅速查明故障原因,排除故障;同時也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。數控機床的故陣分析主要方法有以下幾種:

2.1 常規分析法

常規分析法是對數控機床的機、電、液等部分進行的常規檢查,以此來判斷故障發生的原因的一種方法。在數控機床上.常規分析法通常包括以下內容:

①檢查電滾的規格(包括電壓、栩率、相序、容量等)是否符合要求。②檢查CNC、伺服馭動、主軸馭動、電動機、愉人/輸出信號的連接是否正確、可靠。③查CNC、伺服馭動等裝!內的印刷電路板是否安裝牢固,接播部位是否有松動。④查CNC伺服馭動、主軸馭動等部分的設定端、電位器的設定、調整是否正確。⑤查液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求。⑥查電氣元件、機械部件是否有明顯的損壞,等等。

2.2 動作分析法

動作分析法是通過觀察、監視機床實際動作,判定動作不良部位,并由此來追溯故障根源的一種方法。

一般來說,數控機床采用液壓、氣動控制的部位,如:自動換刀裝置、交換工作臺裝置、夾具與傳輸裝置等均可以通過動作診斷來判定故障原因。

2.3 狀態分析法

狀態分析法是通過監測執行元件的工作狀態,判定故障原因的一種方法.這一方法在數控機床維修過程中使用最廣。在現代數控系統中,伺服進給系統、主軸馭動系統、電源模塊等部件的主要參數都可以進行動態、靜態檢側.這些參數包括:輸入/輸出電壓,輸入/輸出電流,給定/實際轉速、位置,實際的負載的情況等。此外,數控系統全部輸入/輸出信號包括內部繼電器、定時器等的狀態,亦可以通過數控系統的診斷參數予以檢查。

通過狀態分析法,可以在無儀器、設備的悄況下,根據系統的內部狀態,迅速找到故障的原因,在數控機床維修過程中使用最廣.維修人員必須熟練掌握。

2.4 操作、編程分析法

操作、編程分析法是通過某些特殊的操作或編制專門的側試程序段,確認故障原因的一種方法。如通過手動單步執行自動換刀、自動女換工作臺動作,執行單一功能的加工指令等方法進行動作與功能的檢側。通過這種方法,可以具體判定故障發生的原因與部件.檢查程序編制的正確性。

2.5 系統自診斷法

數控系統的自診斷是利用系統內部自診斷程序或專用的診斷軟件,對系統內部的關鍵硬件以及系統的控制軟件進行自我診斷、側試的診斷方法。它主要包括開機自診斷、在線監控與脫機側試這三個方面內容。

3 數控機床的維護

存儲器用電池要定期檢查和更換。通常數控系統中部分CMOS存儲器中的存儲內容在斷電時靠電池供電保持,一般采用鏗電池或可充電鎳福電池。當電池電壓下降到一定值就會造成參數丟失,因此要定期檢查電池,及時更換。更換電池時一般要在數控系統通電狀態下進行,以免造成參數丟失。

防止數控系統和驅動單元過熱。由于數控機床結構復雜、精度高,因此對溫度控制較嚴,一般數控機床都要求環境溫度為20℃左右,同時機床本身也有較好的散熱通風系統,在保證環境溫度的同時,也應保證機床散熱系統的正常工作。要定期檢查電氣柜各冷卻風扇的工作狀態,應根據車間環境狀況每半年或一季度檢查清掃一次。數控及驅動裝置過熱往往會引起許多故障,如控制系統失常,工作不穩定,嚴重的還能造成模塊燒壞。

監視數控系統的電網電壓。通常數控系統允許的電網電壓波動范圍在85%～110%,如果超出此范圍,輕則數控系統工作不穩定,重則造成重要的電子元器件損壞。因此要經常注意電網電壓的波動,對于電網質量比較惡劣的地區,應及時配置合適的穩壓電源,可降低故障。

機床要求有良好的接地。現在有很多企業仍在使用三相四線制,機床零地共接。這樣往往會給機床帶來諸多隱患。有些數控系統對地線要求很嚴格。如德國DMU公司生產的五軸聯動加工中心,由于沒有使用單獨接地線,多次造成機床誤動作甚至燒毀了一套驅動系統。因此,為了增強數控系統的抗干擾能力最好使用單獨的接地線。

機床潤滑部位的定期檢查。為了保證機械部件的正常轉動,一定要按照機床使用說明書上規定的內容對各潤滑部位定期檢查,定期潤滑。

定期清洗液壓系統中的過濾器。過濾器如果堵塞,往往會引起故障。如液壓系統中的壓力傳感器、流量傳感器信號不正常,導致機床報警。有些油缸帶動的執行機構動作緩慢,導致超時報警或執行機構動作不到位等情況。

定期檢查氣源情況。數控設備基本上都要使用壓縮空氣,用來清潔光柵尺、吹掃主軸及刀具,油霧潤滑以及用氣缸帶動一些機械部件傳動等。要求氣源達到一定的壓力并且要經過干燥和過濾。如果氣源濕度較大或氣管中有雜質,會對光柵尺造成極大的影響甚至會損壞光柵尺。同時油霧潤滑中的氣源中如含有水和雜質會直接影響潤滑,尤其是高精度高轉速的主軸。

液壓油和冷卻液要定期更換。由于液壓系統是封閉網路,液壓油使用一定時間后,油質會有所改變,影響液壓系統的正常工作。因此必須按規定定期更換。

定期檢查機床精度。機床使用一段時間后,其精度肯定有所下降,甚至有可能出廢品。通過對機床幾何精度的檢測,有可能發現機床的某些隱患,如某些部件松動等。用激光干涉儀對位置精度定期檢測,如發現精度有所下降,可通過數控系統的補償功能對位置精度進行補償,恢復機床精度,提高效率。

定期檢查和更換直流電動機電刷。一些老數控機床上使用的大部分是直流電動機,其電刷的過度磨損會影響其性能。必須定期檢查電刷。數控車床、數控銑床、加工中心等應每年檢查一次,頻繁加速機床(如沖床等)應每兩個月檢查一次。

要注意電控柜的防塵和密封。車間內空氣中飄浮著灰塵和金屬粉末,電控柜如果防塵措施不好,金屬粉末很容易積聚在電路板上,使電器元件間絕緣電阻下降,從而出現故障甚至使元件損壞。這一點對于電火花加工設備和火焰切割設備尤為重要。另外有些車間衛生較差,如果電控柜密封不好,會經常出現老鼠鉆進電控柜內咬斷控制線,甚至將車間內肥皂、水果皮等帶到線路板上,這樣不僅會造成元器件損壞,嚴重的會使數控系統完全不能工作,這一點應引起足夠重視。

參考文獻

[1]韓鴻蠻,榮維芝.數控機床的結構與維修[M].北京:機械工業出版社,2001.

[2]于仲裕.數控機床維修技術[M].北京:機械工業出版社,2002.