淺談數(shù)控機床的故障診斷與排除

鄭善東

1.惠州經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東惠州 516057

2.華南理工大學(xué),廣東廣州 510640

淺談數(shù)控機床的故障診斷與排除

鄭善東1,2

1.惠州經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東惠州 516057

2.華南理工大學(xué),廣東廣州 510640

數(shù)控機床是企業(yè)機械加工生產(chǎn)中的重要設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障停機，其影響和損失往往很大。常見故障一般是電氣類故障，本文將論述數(shù)控機床電氣類故障的分析、診斷和排除方法。

數(shù)控機床；故障；診斷；排除

0 引言

隨著我國加工制造業(yè)的發(fā)展，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控機床在我國得到了廣泛的應(yīng)用，并給制造業(yè)帶來了較高的經(jīng)濟效益。數(shù)控機床的多樣性、復(fù)雜化以及高智能化使得它對現(xiàn)場工程技術(shù)人員的要求較高，不但要求他們會操作加工，而且懂維護維修。受某些客觀因素的制約，絕大多數(shù)的技術(shù)人員只會前者，而對后者則知之甚少，一旦出現(xiàn)故障，就束手無策，使企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益受到嚴(yán)重影響。因此，重視數(shù)控機床的日常維護保養(yǎng)工作，掌握常見故障的分析、診斷和排除方法是非常重要的。

1 數(shù)控機床常見故障的分類

數(shù)控機床的電氣故障可按故障的性質(zhì)、故障的表象、產(chǎn)生故障的原因或后果分類。

1）以故障發(fā)生的部位分為主機故障和電氣控制系統(tǒng)故障。前者通常指組成數(shù)控機床的機械、潤滑、冷卻、液壓、氣動等部分，表現(xiàn)為傳動噪聲大、加工精度差、運行阻力大、機械部件損壞等。后者通常又分為弱電故障和強電故障，弱電部分是指控制系統(tǒng)中以電子元器件、集成電路為主的控制部分，弱電故障又分為硬件故障與軟件故障，硬件故障是指集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發(fā)生的故障；軟件故障是指數(shù)據(jù)丟失，程序錯誤等方面的故障。強電部分是指控制系統(tǒng)中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、熔斷器、電動機等電氣元器件及其所組成的控制電路。

2）以故障出現(xiàn)的或然性分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。前者是只要滿足一定的條件就一定會產(chǎn)生的故障；而后者是不確定什么條件下偶爾發(fā)生的故障，這類故障的分析較為困難，通常是由電氣工件特性漂移，機床機械結(jié)構(gòu)的局部松動錯位，電氣裝置內(nèi)部溫度過高有關(guān)。

3）以故障出現(xiàn)時有無指示和報警分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。數(shù)控系統(tǒng)通過自診斷程序可以實時監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能，并能顯示故障信息，根據(jù)故障信息便于找到故障發(fā)生的原因、部位和排除的方法。無診斷指示的故障需要技術(shù)人員根據(jù)自身的經(jīng)驗好水平對產(chǎn)生故障前的工作過程、故障現(xiàn)象和后果進行分析，并加以排除。

4）以故障出現(xiàn)時對工件或?qū)C床有無破壞分為破壞性故障和非破壞性故障。前者損壞工件或者機床，檢查時不允許重現(xiàn)故障現(xiàn)象，只能根據(jù)產(chǎn)生故障時的現(xiàn)象進行分析判斷。后者則可以試著重現(xiàn)故障過程，依據(jù)過程分析找尋故障原因。

2 常見故障的分析與診斷方法

故障的分析與診斷過程也是故障排除的過程，找到了故障的出處，也就基本上排除了故障。

1）直觀檢查分析法。就是利用感官去檢查，到現(xiàn)場詢問故障產(chǎn)生的過程、故障現(xiàn)象，查看機床的各部分是否處于正常狀態(tài)，電控裝置有沒有報警顯示，保險絲有沒有燒壞等。

2）初始化復(fù)位法。一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進行初始化。

3）信號與報警指示法。數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動器和傳感器等電子、電器裝置上都設(shè)計了各種狀態(tài)和故障指示燈，利用指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明可以知道指示內(nèi)容、故障原因與排除方法。

4）儀器儀表檢查法。使用示波器、信號發(fā)生器和萬用表等儀器儀表，對相關(guān)脈沖和直流信號，各組交、直流電源電壓等進行測量，從中找尋故障原因。

5）參數(shù)修改調(diào)整法。為了適用于不同的機床或不同的工作場合，數(shù)控系統(tǒng)、進給驅(qū)動器和主軸變頻器等都設(shè)置了許多參數(shù)。通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)可以讓電氣系統(tǒng)與機床相匹配，并且使機床達(dá)到最佳運行狀態(tài)。機床調(diào)試好以后，任何參數(shù)的更改都是不允許的。伴隨著機床的長期運行，其機械或電氣性能的最佳狀態(tài)會發(fā)生變化，這時需要通過調(diào)整相關(guān)的參數(shù)使機床重新回到最佳運行狀態(tài)。

6）信號接口狀態(tài)檢測法。數(shù)控系統(tǒng)與內(nèi)部PLC、各軸驅(qū)動裝置、計算機以及其他外圍器件之間，都通過一系列接口相互聯(lián)接。接口信號連接錯誤、信號丟失都會產(chǎn)生故障，此類接口信號有的可以在接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在屏幕上顯示，通過查看相應(yīng)的信號信息，可以找到故障原因。

7）交叉換位分析法。當(dāng)把故障縮小到一定范圍，進一步分析有一定困難時，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個部件互換檢查，例如交換兩個進給軸的指令板或伺服驅(qū)動器，從中判斷故障部位。

8）備件更換分析法。當(dāng)故障分析結(jié)果集中在某一個器件（如伺服驅(qū)動器、交流接觸器）或某一塊線路板上時，維修一個器件或者找到線路板上某一區(qū)域乃至某一元器件往往非常困難，為了不影響生產(chǎn)，先將備件換上，然后再去檢查維修器件或者有故障的線路板。

3 常見故障的排除方法

當(dāng)找到故障的原因和出處后，正確的排故方法能起到事半功倍的效果。

1）先外部后內(nèi)部。發(fā)生故障后，采用望、聽、嗅、問、摸等方法由外向內(nèi)逐一進行檢查（各類開關(guān)、連接件、傳感器接觸是否良好，溫度、濕度和粉塵對元件及線路板的污染和侵蝕等）。

2）先機械后電氣。機械故障易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障診斷難度相對較大，有些電氣故障也是由機械動作失靈而引起的。

3）先靜后動。不要盲目動手，搞清故障發(fā)生的過程和狀態(tài)、觀察機床現(xiàn)狀、查明有關(guān)資料、分析出故障原因后再動手。

4）先公用后專用。公用性的問題往往影響全局，若幾個進給軸都不動，先檢查電源、CNC、PLC及液壓等公用部位，再對各部分逐一檢查。

5）先簡單后復(fù)雜。當(dāng)多種故障互相交織，一時無從下手時，先解決容易的問題，可能會從中得到一些啟發(fā)，復(fù)雜的問題也會變的較容易。

6）先一般后特殊。在排除某一故障時，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。

4 對數(shù)控維修技術(shù)人員的要求

1）高度的責(zé)任心與良好的職業(yè)道德。

2）掌握微電子技術(shù)、數(shù)模電技術(shù)、自動控制及檢測技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識。

3）掌握有關(guān)數(shù)控、驅(qū)動及PLC的工作原理，懂得數(shù)控編程。

4）掌握常用儀器儀表和工具的使用方法，具有較強的動手操作能力。

5）能看懂機械和電氣圖紙，能夠快速查找有關(guān)資料獲取有用信息，善于記錄和結(jié)論。

5 結(jié)論

數(shù)控機床是企業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，機床的維護、保養(yǎng)和發(fā)生故障后的處理工作十分重要。故障診斷與排除的直接目的和結(jié)果就是使數(shù)控機床恢復(fù)正常運行狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)效率，對于維修技術(shù)人員來說，就應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)和掌握新的知識與技術(shù)，尋找新的診斷與排故方法，為推動數(shù)控機床維修技術(shù)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。

[1]鄧三鵬.數(shù)控機床故障診斷與維修.北京：國防工業(yè)出版 社，2009，7.

[2]李金伴.數(shù)控機床故障診斷與維修速查手冊.北京：化學(xué)工 業(yè)出版社，2009，1.

[3]周蘭，陳少艾.數(shù)控機床故障診斷與維修.北京：人民郵電 出版社，2007，12.

TH18

A

1674-6708（2010）21-0152-02

鄭善東，助理工程師，研究方向：機電一體化及數(shù)控機床電氣控制與維修