淺談數(shù)控車床機(jī)械故障的維修

卓成宗 楊文彬

（1、哈電集團(tuán)（秦皇島）重型裝備有限公司，河北 秦皇島 066206 2、蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

1 維修工作的基本條件

1.1 人員條件，數(shù)控車床維修工作的快速性、優(yōu)質(zhì)性關(guān)鍵取決于維修人員的素質(zhì)條件。首先是有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德；知識面要廣應(yīng)經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)；勇于實踐；掌握科學(xué)的方法。

1.2 物質(zhì)條件，準(zhǔn)備好通用的和某臺數(shù)控車床專用的各種備件；非必要的常備元器件應(yīng)做到采購渠道快速暢通；必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件；每臺數(shù)控車床所配有的完整的技術(shù)圖樣和資料；數(shù)控車床使用、維修技術(shù)檔案材料。

2 維修與排故技術(shù)

2.1 常見故障分類。數(shù)控機(jī)床的故障可按故障的性質(zhì)、表象、原因或后果等分類

2.1.1 以故障發(fā)生的部位，分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指機(jī)械部分、電子元器件、印制電路板、電線電纜、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序中產(chǎn)生的故障，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。最嚴(yán)重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務(wù)機(jī)構(gòu)聯(lián)系解決了。

2.1.2 以故障出現(xiàn)時有無指示，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)都設(shè)計有完美的自診斷程序，時實監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位，而且還有排除的方法提示。機(jī)床制造者也會針對具體機(jī)床設(shè)計有相關(guān)的故障指示及診斷說明書。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致 (如開關(guān)不閉合、接插松動等)。這類故障則要依靠對產(chǎn)生故障前的工作過程和故障現(xiàn)象及后果，并依靠維修人員對機(jī)床的熟悉程度和技術(shù)水平加以分析、排除。

2.1.3 以故障出現(xiàn)時有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障，損壞工件甚至機(jī)床的故障，維修時不允許重演，這時只能根據(jù)產(chǎn)生故障時的現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的檢查、分析來排除之，技術(shù)難度較高且有一定風(fēng)險。如果可能會損壞工件，則可卸下工件，試著重現(xiàn)故障過程，但應(yīng)十分小心。

2.1.4 以故障出現(xiàn)的或然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的條件則一定會產(chǎn)生的確定的故障；而隨機(jī)性故障是指在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障，這類故障的分析較為困難，通常多與機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的局部松動錯位、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低、電氣裝置內(nèi)部溫度過高有關(guān)。此類故障的分析需經(jīng)反復(fù)試驗、綜合判斷才可能排除。

2.1.5 以機(jī)床的運動品質(zhì)特性來衡量，則是機(jī)床運動特性下降的故障。在這種情況下，機(jī)床雖能正常運轉(zhuǎn)卻加工不出合格的工件。例如機(jī)床定位精度超差、反向死區(qū)過大、坐標(biāo)運行不平穩(wěn)等。這類故障必須使用檢測儀器確診產(chǎn)生誤差的機(jī)、電環(huán)節(jié)，然后通過對機(jī)械傳動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最佳化調(diào)整來排除。

2.2 故障的調(diào)查與分析

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,這樣有利于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。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。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準(zhǔn)確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理，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。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。由于大多數(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)診斷手冊和使用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。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)控車床系統(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，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了。

2.3 故障的維修與排除

2.3.1 電源。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：提供獨立的配電箱而不與其他設(shè)備串用；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；電源始端有良好的接地；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)與接地(PE)嚴(yán)格分開；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。

2.3.2 數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障。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；坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動。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。

2.3.3 機(jī)床坐標(biāo)找不到零點。可能是零方向在遠(yuǎn)離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標(biāo)記移位；回零減速開關(guān)失靈。

2.3.4 機(jī)床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，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；對于電氣控制系統(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。

3 故障維修一例

有一臺cjk6140數(shù)控車床（北京帝特馬系統(tǒng)）在工作時出現(xiàn)故障：z向第一次走刀能車到工件，第二刀就車不到工件了，刀距離工件20mm。維修人員對機(jī)床進(jìn)行了檢修，首先檢查程序和對刀是否正確，確定程序無誤后讓機(jī)床空運行了兩次，結(jié)果和前面的故障相同，由此可以判斷出這臺機(jī)床自身存在故障。我們首先檢修了機(jī)床的驅(qū)動線路，測驅(qū)動板和z向電動機(jī)均正常，為保險起見我們把z換上了備用電動機(jī)和驅(qū)動板，然后空運行了兩次，出現(xiàn)的故障和前面的相同，這就可以排除驅(qū)動線路的故障。然后我們分別換了主機(jī)板和接口板，試車后故障依舊。和廠家聯(lián)系后又檢查了z向絲杠的連接處，絲杠連接良好，這也排除了z向絲杠連接松動的可能，究竟故障出在哪里呢？最后我們檢查了主軸，檢查發(fā)現(xiàn)主軸后端的壓力軸承沒裝配到位造成了主軸轉(zhuǎn)動時前后竄動造成上述故障。這臺車床剛換了主軸后端的壓力軸承，操作工試了試主軸，聲音正常就下班了。第二天這臺車床一試車就出現(xiàn)了上述故障。由此可以看出在維修工作中換件無論是電器件還是機(jī)械件都要仔細(xì)檢查換件是否到位；另外就是維修機(jī)床后一定要全面試車，這樣即使在維修中存在問題也能及時發(fā)現(xiàn)。當(dāng)開關(guān)1127接通時，程序按下列順序掃描執(zhí)行：1、3、…、20、40，再返回到開頭，執(zhí)行手動調(diào)整程序。

4 結(jié)語

提高工作詳細(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。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；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；找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時補(bǔ)齊。

[1]彼得斯密德.數(shù)控編程手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]唐應(yīng)謙.數(shù)控加工工藝學(xué)[M].北京:中國勞動出版社，1997.