數(shù)控機床故障源分類及實例淺析

摘 要：數(shù)控機床電氣維修相對較復雜，需要系統(tǒng)的學習數(shù)控機床的各種知識，同時具備較強的動手能力。隨著數(shù)控系統(tǒng)不斷發(fā)展，也需要不斷更新知識，作為多年從事這個行業(yè)的技術(shù)人員，作者也期待能與同行分享數(shù)控維修的經(jīng)驗，爭取能讓自己的數(shù)控機床維修技術(shù)更上一個臺階。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；故障維修；電氣控制

機械部件的故障診斷是目前數(shù)控機床的故障診斷中的薄弱環(huán)節(jié)。由于故障的表現(xiàn)形式多樣，難以界定故障源是造成機械部件故障診斷困難的最根本的原因。從故障產(chǎn)生的本質(zhì)上來分析故障的成因是解決這個問題的最好方法。按故障機理和故障模式分類將從故障源頭界定故障的類型，簡化了看似復雜的故障。齒輪和軸承的振動模型有多種表現(xiàn)形式，由于建立模型的角度不同，所建立的模型也各有特點。

一、數(shù)控機床電氣故障的分類

數(shù)控機床的電氣故障分類方法很多，按照故障出現(xiàn)的位置、故障性質(zhì)和結(jié)構(gòu)可以分為：第一是硬件故障和軟件故障，硬件故障是指電氣元件、CNC 硬件系統(tǒng)、電線電纜、接插件等產(chǎn)生不正常狀態(tài)甚至損壞的故障，硬件故障是需要修理甚至更換才可排除的。而軟件故障一般是指PLC 和NC 程序或參數(shù)設置不當或誤修改產(chǎn)生的故障，這類故障往往需要對設備的系統(tǒng)和參數(shù)比較熟悉，甚至需要重新裝載整個系統(tǒng)的參數(shù)即對系統(tǒng)初始化才能排除。第二是 必然性故障和或然性故障，必然性故障是指數(shù)控機床自身某個部分出現(xiàn)了變化，引起機床異常的現(xiàn)象，這類故障往往有確定的原因，分析和排除也相對較容易。或然性故障是指數(shù)控機床偶爾發(fā)生的故障， 故障發(fā)生沒有一定規(guī)律可循，時好時壞，造成的原因可能是電氣飄逸、接地松動或溫度變化等外圍影響，自身元器件可能沒有明顯的異常，這類故障診斷起來往往比較困難。第三是系統(tǒng)故障和外圍故障，系統(tǒng)故障是指數(shù)控系統(tǒng)本身的故障，當然可能是數(shù)控或是伺服系統(tǒng)硬件異常造成或是軟件上的問題，解決這類型故障需要維修人員對數(shù)控系統(tǒng)本身有較深的了解。外圍故障是指除了數(shù)控系統(tǒng)以外的電氣元件造成的故障，當然處理外圍故障最關(guān)鍵的是需要嚴格按照設備的電氣原理圖分析、查找問題。

二、數(shù)控機床電氣故障的查找方法

首先是外觀檢查法，看從設備外觀上查看大致情況，包括查看設備的電器柜，看是否有開關(guān)跳閘、是否有元件燒壞等情況。聽如果是設備運行中的故障，可以聽設備的什么部分是否有異響，從而鎖定故障源。聞電器柜元件在某些短路的情況下通過聞氣味可以很快的判斷出來。觸摸在數(shù)控系統(tǒng)單元、伺服驅(qū)動單元出現(xiàn)故障或電機故障時通過觸摸這些部件外部，感受溫度是否明顯升高也可以幫組縮短查找故障時間。其次是萬用表檢測，在外圍故障出現(xiàn)的情況下，最常見的查找方式是根據(jù)設備的電氣原理圖分析可能發(fā)生的故障部分，然后用萬用表線路，當然可以用斷電測試或帶點測試配合判斷故障。再次是根據(jù)報警查找，數(shù)控機床都有一套診斷軟件，設備一旦發(fā)生故障，都有故障的提示，出現(xiàn)故障時就方便了維修人員縮小排查范圍。但是，任何數(shù)控系統(tǒng)的診斷都有使用的局限，所以維修人員不能在任何時候過于依賴診斷系統(tǒng)，報警只能是維修人員的一個參考手段。數(shù)控系統(tǒng)往往因為參數(shù)錯亂或操作人員在輸入加工程序時不小心改動了數(shù)控參數(shù)而停機，或是設備運行過程異常，所以出現(xiàn)軟件故障時，就應該對可能引起故障的參數(shù)做仔細的檢測，這就要求維修人員對軟件參數(shù)有相當?shù)氖煜ぃ?必要時也可從新裝置CNC 數(shù)控和伺服數(shù)控做初始化。最后是對換法，當電氣元件出現(xiàn)不容易判斷的故障或是備件有限暫時無法找到替代是就需要對換法，就是把懷疑損壞的元件和機床上同型號其他備件互換，如果故障現(xiàn)象依然，那就可以排除這個元件沒有問題，反之就是該元件損壞，就需要找新的元件更換。

三、數(shù)控機床電氣故障的實例分析

C261160車床采用西班牙FAGOR 8055TC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控化改造后，Z軸移動時，一個方向運動正常，另一個方向開始運動時，出現(xiàn)“Z軸跟隨誤差出界”。該直線軸采用光柵尺作為位置檢測的全閉環(huán)控制。如果屏蔽掉光柵尺，故障現(xiàn)象改變?yōu)椋阂粋€方向運動正常，反方向出現(xiàn)爬行、震蕩并有齒輪的撞擊聲。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)由溜板箱上的背帽松動引起。當機床往正常方向運動時，由于背帽往里“坐”和其斜齒嚙合良好而運動正常；當反向運動時，由于背帽向外頂使其和斜齒輪嚙合不好而發(fā)生故障。又如在C61200車床上加工軋輥輥徑時，當X軸“吃刀”后，發(fā)現(xiàn)X軸前后竄動。加工的軋輥的輥徑是圓形的金屬棒料，但不規(guī)則即料偏。X軸為光柵尺做位置檢測的全閉環(huán)控制，該軸改為半閉環(huán)控制后，這種現(xiàn)象消失。一般人認為是光柵尺有故障了，其實恰恰相反，正因為作為位置檢測的光柵尺很正常，采用其作為位置檢測時，發(fā)現(xiàn)了x軸傳動鏈存在問題。最終檢查出來是x軸滾珠絲杠背帽松動引起。TS6916落地式雙面鏜銑床，采用的是FAGOR數(shù)顯裝置，各個直線軸的電機采用西班牙FAGOR交流伺服電機，其驅(qū)動裝置采用FAGOR公司的AXD驅(qū)動裝置，在投產(chǎn)使用后，有時一個月或半個月偶爾出現(xiàn)z軸瞬間暴走一下。經(jīng)過測量線，沒發(fā)現(xiàn)有斷線的地方。這種故障不經(jīng)常發(fā)生，偶爾發(fā)生一次，當找來維修人員的時候，很難重現(xiàn)故障現(xiàn)象。剛開始以為是變頻器對FAGOR裝置產(chǎn)生干擾引起，加強其屏蔽后，效果不理想，過了半年，該現(xiàn)象又出現(xiàn)了。經(jīng)查找原因，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的該直線軸編碼器的信號線的12腳的阻值為0.6Ω，比其他信號線的阻值大了一倍。換了電纜線后，發(fā)現(xiàn)機床正常。

四、結(jié)束語

雖然數(shù)控機床的應用越來越廣泛，但由于此項技術(shù)的多樣性、多變性和復雜性以及一些客觀環(huán)境因素的制約，數(shù)控機床在電氣維修技術(shù)方面還沒有一套完整的、成熟的理論體系。當今自動化技術(shù)與控制理論的高速發(fā)展，尤其是計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的日新月異，使得數(shù)控技術(shù)也在同步飛速發(fā)展，使得對數(shù)控機床的維修的思考也越來越多。如何快速對數(shù)控機床進行維修，提高經(jīng)濟效益具有非常重要的意義。

參考文獻：

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