談數(shù)控機(jī)床的故障分析

王建昆

摘 要：本文主要介紹數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障、維護(hù)檢修等內(nèi)容。通過(guò)分析幫助數(shù)控機(jī)床檢修人員舉一反三觸類旁通，隨著第四次工業(yè)革命的到來(lái)數(shù)控機(jī)床使用數(shù)量會(huì)迅速增加，機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)高度重視數(shù)控機(jī)床檢修人員培訓(xùn)，保證數(shù)控機(jī)床加工精度、保質(zhì)保量地完成加工生產(chǎn)，讓數(shù)控機(jī)床發(fā)揮應(yīng)有的作用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)革命；數(shù)控機(jī)床；維護(hù)保養(yǎng)；故障分析；故障檢修

中圖分類號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）08-0060-02

1 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)

一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床在車間安置要避免陽(yáng)光直接照射和熱輻射、也要避免潮濕或粉塵過(guò)多，特別要避免腐蝕性氣體存在，因?yàn)楦g性氣體最容易使電子元件受到腐蝕變質(zhì)或造成接觸不良導(dǎo)致電子元件之間短路影響數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行。另外還要遠(yuǎn)離振動(dòng)大的機(jī)械設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備等容易影響數(shù)控機(jī)床的加工精度，要采取防振措施。對(duì)于數(shù)控機(jī)床電源一般允許電壓波動(dòng)±10%，但是由于我國(guó)供電的具體情況，不僅電源波動(dòng)幅度大而且質(zhì)量差，交流電源往往疊加一些高頻雜波信號(hào)，用示波器可以清楚地觀察到，有時(shí)還出現(xiàn)幅度很大的瞬間干擾信號(hào)，破壞數(shù)控系統(tǒng)的程序或參數(shù)而影響數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床應(yīng)采取專線供電從低壓配電室分一路單獨(dú)線路供數(shù)控機(jī)床使用以減小對(duì)數(shù)控機(jī)床的影響。電網(wǎng)質(zhì)量差，電壓波動(dòng)大，對(duì)此現(xiàn)象不重視，數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期在惡劣的供電環(huán)境中運(yùn)行，可能導(dǎo)致線路板燒毀的嚴(yán)重后果。做好預(yù)防性的維護(hù)工作是用好數(shù)控機(jī)床的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。因此，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的日常維護(hù)要注意以下幾點(diǎn)：（1）嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，操作規(guī)程是數(shù)控機(jī)床安全運(yùn)行的重要保證。數(shù)控系統(tǒng)編程、操作和檢修人員必須經(jīng)過(guò)專門(mén)的技術(shù)培訓(xùn)，熟悉數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、強(qiáng)電配置、機(jī)械、液壓、氣動(dòng)裝置等部分的原理和結(jié)構(gòu)。（2）輸入裝置：數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)、用戶程序和零件加工程序都要通過(guò)它輸入到數(shù)控機(jī)床內(nèi)部。紙帶閱讀機(jī)的紙帶信息出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)操作者應(yīng)對(duì)閱讀頭、紙帶壓板、紙帶通道表面進(jìn)行檢查，用紗布沾上酒精擦凈污物。對(duì)紙帶閱讀機(jī)運(yùn)動(dòng)部分，如主動(dòng)輪軸、導(dǎo)向滾軸、壓緊滾軸等應(yīng)定時(shí)清擦半年要加注潤(rùn)滑油一次。對(duì)于磁盤(pán)閱讀機(jī)中磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的磁頭應(yīng)使用專用清洗盤(pán)定期進(jìn)行清洗。（3）防止數(shù)控機(jī)床過(guò)熱：要定期清理數(shù)控機(jī)床的通風(fēng)散熱系統(tǒng)，經(jīng)常檢查數(shù)控機(jī)床上各冷卻風(fēng)扇工作是否正常、機(jī)加工車間環(huán)境每半年或一個(gè)季度檢查清掃一次，具體方法如下：①擰下螺釘，拆下空氣過(guò)濾器；②在輕輕振動(dòng)過(guò)濾器的同時(shí)，用吹風(fēng)機(jī)由里向外吹掉空氣過(guò)濾器內(nèi)的灰塵；③過(guò)濾器臟時(shí)，可用中性清潔劑沖洗，清洗完后置于陰涼處晾干即可。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高數(shù)控機(jī)床溫度超過(guò)40度時(shí)，不利于數(shù)控系統(tǒng)正常工作，應(yīng)改善通風(fēng)散熱條件，有條件的地方要安裝空調(diào)裝置。

2 數(shù)控機(jī)床故障分析與檢修

數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)操作者要注意保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，并向檢修人員如實(shí)說(shuō)明出現(xiàn)故障前后的情況，以利于分析診斷出現(xiàn)故障的原因，及時(shí)排除故障減少停機(jī)時(shí)間。數(shù)控機(jī)床不宜長(zhǎng)期封存不用，購(gòu)買(mǎi)以后要提高數(shù)控機(jī)床的利用率，尤其是投入使用的第一年，更要充分利用，使其容易出故障的薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露出來(lái)，故障的隱患盡可能在保修期內(nèi)得以排除。有些工廠數(shù)控機(jī)床長(zhǎng)期不用，會(huì)由于受潮等原因加快電子元器件的變質(zhì)或損壞。如果工廠沒(méi)有生產(chǎn)任務(wù)，數(shù)控機(jī)床較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，也要定期通電，不能長(zhǎng)期封存起來(lái)，最好是每周通電1-2次，每次空運(yùn)行1小時(shí)左右，以利用數(shù)控機(jī)床本身的發(fā)熱來(lái)降低自身的濕度，使電子元器件不致受潮失效。

數(shù)控機(jī)床故障的分析方法：（l）看轉(zhuǎn)速。如帶傳動(dòng)線速度變慢，可能是傳動(dòng)帶過(guò)松或負(fù)荷太大。對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪，主要看它是否跳動(dòng)、擺動(dòng)。對(duì)傳動(dòng)軸主要看它是否彎曲或晃動(dòng)。（2）看顏色。數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)部位，特別是主軸和軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，就會(huì)發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間升溫會(huì)使數(shù)控機(jī)床外表顏色發(fā)生變化，大多呈黃色，油箱里的油也會(huì)因溫升過(guò)高而變稀，顏色改變，有時(shí)也會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間不換油、雜質(zhì)過(guò)多或油變質(zhì)而變成深黑色。（3）看傷痕。數(shù)控機(jī)床零部件碰傷損壞部位很容易發(fā)現(xiàn)，若發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)，應(yīng)作記號(hào)，隔段時(shí)間后再比較它的變化情況，以便進(jìn)行綜合分析比較。（4）看工件。從工件加工情況來(lái)判別數(shù)控機(jī)床的好壞。若車削后的工件表面粗糙度增大，主要是由于主軸與軸承之間的間隙過(guò)大，滑板、刀架等壓板鑲條有松動(dòng)以及滾珠絲杠預(yù)緊松動(dòng)等原因所致。如果磨削后工件表面粗糙度增大，主要是由于主軸或砂輪動(dòng)平衡差，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)共振以及工作臺(tái)爬行等原因所引起的。如果工件表面出現(xiàn)波紋，則看波紋數(shù)是否與數(shù)控機(jī)床上傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)相等，如果相等，則表明主軸齒輪咬合不良。（5）看變形。主要觀察數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)軸、絲杠是否變形。（6）看油箱與切削液。主要觀察機(jī)油或切削液是否變質(zhì)，確定其能否能繼續(xù)使用，觀察是否有漏液和漏油現(xiàn)象，查閱故障記錄和數(shù)控機(jī)床維修檔案，為故障診斷提供第一手資料。

數(shù)控機(jī)床故障的檢修方法：（1）數(shù)控機(jī)床檢修技術(shù)轉(zhuǎn)移法：所謂技術(shù)轉(zhuǎn)移法就是將數(shù)控系統(tǒng)中具有相同功能的兩塊線路板，集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移，由此可迅速確定系統(tǒng)的故障部位，這個(gè)方法實(shí)際上就是備件替換法的一種。技術(shù)轉(zhuǎn)移法即備件替換法是一種簡(jiǎn)單易行的方法，也是現(xiàn)場(chǎng)判斷時(shí)最常用的方法之一。在分析故障大致起因的情況下，檢修人員可以利用備用的線路板，集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到線路板或芯片，它實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析正確性，但在備用線路板交換之前，應(yīng)仔細(xì)檢查備用線路板是否完好，并應(yīng)檢查備用線路板的狀態(tài)應(yīng)與原版狀態(tài)完全一致，這包括檢查備用線路板的選擇開(kāi)關(guān)，短路棒的設(shè)定位置及電位器的位置，在置換數(shù)控機(jī)床的存儲(chǔ)器板時(shí)，往往還需要對(duì)系統(tǒng)做存儲(chǔ)器的初始化操作，重新設(shè)定各種數(shù)控?cái)?shù)據(jù)，否則系統(tǒng)仍然不能正常工作。在確定對(duì)某部分進(jìn)行替換前，應(yīng)認(rèn)真檢查與其連接的油管線路和其他相關(guān)的電器，確認(rèn)無(wú)障礙后才能將新的備件替換上去以防止因備件替換引起部件損壞。備件替換時(shí)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：①低壓電器的替換應(yīng)注意電壓，電流和其他有關(guān)的技術(shù)參數(shù)的匹配。②電子元件的替換，如果沒(méi)有相同的，應(yīng)采用技術(shù)參數(shù)相近的，而且主要參數(shù)最好能勝過(guò)原來(lái)的被替換件。③拆卸時(shí)應(yīng)對(duì)各部分做好記錄，特別是接線較多的地方，可防止反饋錯(cuò)誤引起的人為故障。④在有反饋環(huán)節(jié)的線路中，更換時(shí)要注意信號(hào)的極性，以防止反饋錯(cuò)誤引起的其他故障。⑤在需要從其他設(shè)備上拆卸相同的備件替換時(shí)，要注意方法，不要再拆卸中造成被拆件損壞。如果替換線路板，在新板替換前要檢查一下使用的電壓是否正常。（2）數(shù)控機(jī)床檢修技術(shù)參數(shù)檢查法：數(shù)控機(jī)床參數(shù)直接決定數(shù)控機(jī)床的性能。參數(shù)通常存放在存儲(chǔ)器中，一旦電池電量不足或由于外界的干擾會(huì)使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂使數(shù)控機(jī)床無(wú)法正常工作，此時(shí)，通過(guò)校對(duì)修正參數(shù)，就能將故障排除。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，由于其機(jī)械傳動(dòng)部件磨損，電器元件性能變化等原因，也需對(duì)其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有些數(shù)控機(jī)床的故障往往就是由于未及時(shí)修正某些參數(shù)所致，當(dāng)然這些故障都是屬于軟件故障的范疇。（3）數(shù)控機(jī)床的自診斷功能法：數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自我診斷功能，能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，顯示報(bào)警信息或用發(fā)光二級(jí)管出現(xiàn)故障的大致起因，利用自我診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間接口信號(hào)的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并顯示故障的大致部位，這個(gè)方法是當(dāng)前檢修工作最有效的一種方法。（4）功能程序測(cè)試法：所謂功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，用手工編程或自動(dòng)編程方法，編制一個(gè)功能測(cè)試程序送入數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，然后自動(dòng)啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)使之運(yùn)行，借以檢查數(shù)控機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，判斷出故障發(fā)生的可能起因，本方法適用于長(zhǎng)期閑置的數(shù)控機(jī)床第一次開(kāi)機(jī)時(shí)的檢查、以及數(shù)控機(jī)床加工造成廢品但又無(wú)報(bào)警、一時(shí)難以確定是程序錯(cuò)誤還是操作錯(cuò)誤。（5）外觀檢查法：總體查看數(shù)控機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否正常，電控裝置（如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤(rùn)滑裝置等）有無(wú)報(bào)警指示，局部查看有無(wú)熔體熔斷，元器件燒焦、開(kāi)裂、電線電纜脫落，操作元件位置正確與否等。觸摸查看：在整機(jī)斷電條件下可以通過(guò)觸摸查看各主要電路板的安裝情況、插座的插接狀況及信號(hào)導(dǎo)線的連接狀況等發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的原因。通電查看：這是為檢查有無(wú)冒煙、打火、異常聲音、氣味以及觸摸有無(wú)過(guò)熱，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。（6）使用儀器檢查法：使用常規(guī)電工儀表，對(duì)交、直流電源電壓，相關(guān)直流及脈沖信號(hào)等進(jìn)行測(cè)量，從中找出可能的故障。例如，用萬(wàn)用表檢查各電源情況，及對(duì)某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號(hào)狀態(tài)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量，用示波器觀察相關(guān)的脈動(dòng)信號(hào)的幅值、相位。（7）信號(hào)與報(bào)警指示分析法：硬件報(bào)警指示包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電氣裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說(shuō)明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。軟件報(bào)警指示，如前所述的系統(tǒng)軟件、可編程序控制器的程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示，依據(jù)顯示的報(bào)警信號(hào)對(duì)照相應(yīng)的診斷說(shuō)明手冊(cè)便可以獲知可能的故障原因及故障排除方法。例如，數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中突然出現(xiàn)停機(jī)，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)主電路保險(xiǎn)燒壞，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線磨破，搭在床身上造成短路，更換動(dòng)力線后故障排除數(shù)控機(jī)床恢復(fù)正常。

綜上所述，對(duì)數(shù)控機(jī)床要先明確故障特征然后查找原因。最好組織機(jī)械、電氣檢修人員及操作者會(huì)診，捕捉出現(xiàn)故障時(shí)機(jī)器的異常現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)分析找到故障的原因。在檢修人員來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)前，操作者要保護(hù)好面板顯示狀態(tài)、機(jī)床發(fā)生故障后的狀態(tài)，并向檢修人員報(bào)告自己發(fā)現(xiàn)的面板瞬時(shí)異常現(xiàn)象等，以便檢修人員及時(shí)抓住故障信號(hào)及有關(guān)信息特征，分析故障產(chǎn)生的原因盡快排除故障，保證數(shù)控機(jī)床的正常工作。