數控機床常見故障類型與診斷研究

張友剛

[摘要]眾所周知，數控機床是一種集技術和知識為一體的高新自動化先進設備，因此發生數控機床故障的原因有很多種。筆者鉆研了常見的數控機床故障，并把這些故障分了類，同時針對具體的故障分別對其進行診斷方法的探究，以期通過實例講解優化解決數控機床故障的過程，大幅度提升診斷和修復數控機床故障的效率。

[關鍵詞]數控機床 常見故障類型 診斷研究

作為典型的機電一體化設備，合理地診斷數控機床發生的故障一直都是困擾維修人員，為難操作人員的主要問題之一，因為目前的數控機床維修人員和操作人員的技術以及專業水平良莠不齊，同時數控機床發生故障的原因又種類繁多，所以在數控機床發生故障的時候，要對數控機床的故障進行診斷需要耗損許多的物力和人力，最煩惱的是，偶爾耗損了人力物力之后，數控機床仍然不能達到良好的維修效果。筆者立足于建立數控機床故障相關的數據庫，對數控機床常產生的具體故障進行了詳細的分類，同時研究了診斷數控機床的故障的方法，且通過舉例的方法，詳細分析了診斷數控機床故障的具體過程。

一、數控機床常見故障類型

根據使用數控機床發生故障的頻率，可以把數控機床故障分類為磨損故障，偶發故障以及初期故障。磨損故障源于失修以及磨損導致的故障。偶發故障是指正常情況下，由于不良操作造成的故障。初期故障常常發生于使用數控機床的初期，發生頻率高，這個時期，氣動系統，電氣，液壓故障占據了主要地位。根據使用數控機床發生故障的部位，可以把數控機床故障分類為液壓/氣動故障，機械系統故障和電氣故障。電氣故障易引發液壓/氣動故障，具體體現為驅動故障、執行故障、控制故障以及輔助故障。機械系統故障分為精度超差以及運動失效。電氣故障一般由數控故障和線路故障組成，由數控機床的硬件或者軟件故障導致。根據使用數控機床發生故障的性質，可以把數控機床故障分類為和隨機故障和系統故障。所謂的隨機故障，一般是指數控機床在正常的工作狀態下偶爾發生的幾次小故障。隨機故障的發生通常和數控機床安裝的質量，數控機床的工作環境等因素相關聯。隨機故障的鮮明特點，是它有偶發性，因此專業人員在對數控機床進行該類型的診斷時通常較會遇到更多的困難。而系統性障一般是指，當數控機床在一定的條件下，同時超過運行的限度，數控機床必然會產生的故障，因此相較于隨機故障，專業人員在對數控機床進行該類型的診斷時通常較容易。根據使用數控機床發生故障的原因，可以把數控機床故障分類為外部故障和自身故障。造成外部故障的愿意是溫度過高，電壓波動等狀況。而造成自身故障的原因則和外部環境沒有關系。根據使用數控機床發生故障的報警類型，可以把數控機床故障分類為軟件故障報警和硬件故障報警。軟件報警指顯示器顯示出的信息，硬件報警是裝置上的警示燈閃爍。

二、數控機床常見故障診斷

現在，診斷常見故障的技術研究沿著診斷系統有多個深入方向。國際數控機床故障診斷專家弗蘭克認為，診斷故障的方法應該分為基于知識法，基于解析模型法和基于信號處理法。基于知識法，顧名思義，是以人工智能為基礎去診斷故障。日益復雜的數控機床控制系統導致獲得精確系統模型的困難，然而，以知識為基礎的方法是不需要精確的模型的，所以，它的應用前景十分明亮?；谥R法種類繁多，比如以神經網絡為基礎去診斷。神經網絡是由處理單元連接而成的網絡，神經網絡用于儲存信息，用拓撲結構實現對應的映射，同時用并行處理的方法達到輸入輸出空間的處理?；谏窠浘W絡的方法需要對網絡進行訓練，在獲取知識的時候，網絡結構自動產生相應的知識，同時把將相關問題的相關知識網羅在網絡中，便于通用實現知識推理和獲取；神經元的相互作用是神經網絡方法進行的關鍵。以人工免疫算法為基礎的診斷法是通過從構造種類各異的自適應網絡，動態處理故障的行為。它是模擬生物系統而成的，擁有處理信息的能力。以專家為基礎的診斷是由大量專家知識以及方法去解決實際問題的程序。它是由專家數據庫，解釋程序，知識庫等組成的。以專家為基礎的診斷方法受到了很大的重視，它被研究最多，同時也具有最為廣泛的診斷應用范圍。以信號處理為基礎的方法不用建立模型，主要思想是，數控機床系統的輸出信息和故障間存在關系，這種關系能夠使用數學形式來表達。一般有小波變換法，信息融合診斷法，信號處理診斷法等。以解析模型為基礎的診斷數控機床故障的方法是產生最早的，以解析模型為基礎的診斷數控機床故障的方法要構建精確的診斷對模型，但是復雜的數控機床一般都具有非線性系統，所以該方法的局限性還是很大的。

三、總結

數控機床的特征是機電一體化，同時它具有復雜的工作條件，因此會產生各種報警。在排除數控機床故障時，要總結相關的經驗，具體情況具體分析，要依據發生故障所產生的現象以及報警信號的差異，同時用若干診斷方法綜合診斷故障，以期對數控機床的故障進行合適的分析，以此排除干擾，確定故障發生原因。