淺談數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障診斷與維修

周游

摘? 要：數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)其功能運(yùn)轉(zhuǎn)，在使用過程中遇到了阻礙。該文將立足數(shù)控機(jī)電設(shè)備，探討數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障類型、故障診斷方法及維修方法，以期為有識(shí)之士提供參考，有效排除數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障，提高數(shù)控機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)電設(shè)備;故障診斷;維修方法

中圖分類號(hào)：TH39? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著我國機(jī)械制造行業(yè)飛速發(fā)展，機(jī)電工程項(xiàng)目明顯增多，如何有效利用各類數(shù)控機(jī)電設(shè)備，成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)問題。數(shù)控機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)故障問題，為了使其正常運(yùn)行，需要采用科學(xué)方法診斷故障、排除故障。

1 數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障

1.1 類型

當(dāng)數(shù)控機(jī)電設(shè)備功能喪失，零件加工制造會(huì)停止運(yùn)行，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)任務(wù)失敗。數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障有大小之分，小型故障會(huì)暫時(shí)阻礙加工制造，而大型故障可能會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅工作人員的人身安全。數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障還可以分為獨(dú)立故障和從屬故障，獨(dú)立故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備自身出現(xiàn)了問題，并不受到其他設(shè)備的影響;從屬故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備本身雖然沒有出現(xiàn)問題，但受到其他設(shè)備的影響陷入停滯狀態(tài)。數(shù)控機(jī)電設(shè)備按頻率可以分為早期、偶然和損耗故障，第一類故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備在初期使用階段，由于設(shè)計(jì)不足等出現(xiàn)了故障問題，數(shù)控機(jī)電設(shè)備無法正常應(yīng)用。由于設(shè)計(jì)失效，機(jī)械處于磨合狀態(tài)，機(jī)械零件可能會(huì)大批量損壞。這一類故障的出現(xiàn)頻率比較高。第二類故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備在應(yīng)用一段時(shí)間后，由于外部環(huán)境影響出現(xiàn)了故障問題，偶然因素直接造成了設(shè)備故障。這一類故障的出現(xiàn)頻率為常數(shù)，在數(shù)控機(jī)電設(shè)備使用的7～10年期間可能發(fā)生。第三類故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備被實(shí)時(shí)監(jiān)測到的故障，由于數(shù)控機(jī)電設(shè)備的使用年限不斷延長，其功能會(huì)逐漸減退。

1.2 特點(diǎn)

對(duì)數(shù)控機(jī)電設(shè)備進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)電設(shè)備設(shè)備具有隨機(jī)性、連續(xù)性等特征。數(shù)控機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生故障原因可能有很多，由于故障原因復(fù)雜，故障維修并不容易。數(shù)控機(jī)電設(shè)備一般價(jià)格昂貴，如何延長數(shù)控機(jī)電設(shè)備的使用壽命，成為各個(gè)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問題。數(shù)控機(jī)電設(shè)備具有故障轉(zhuǎn)移性，表層故障可能發(fā)展為深層故障，單一故障可能發(fā)展為交叉故障。執(zhí)行者輸入指令信號(hào)，使數(shù)控機(jī)電設(shè)備按照標(biāo)準(zhǔn)程序運(yùn)作，如果數(shù)控機(jī)電設(shè)備未按照指令信號(hào)操作，則視為數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障。

2 數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障診斷維修方法

2.1 替換方法

數(shù)控機(jī)電設(shè)備的部分故障與數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)繁雜，在短時(shí)間內(nèi)不容易判斷數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障位置，確定數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障類型。在診斷這一類型的故障問題時(shí)，可以應(yīng)用替換方法，應(yīng)用備用控制板替換出現(xiàn)問題的控制板。如果在更換備用控制板后，數(shù)控機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)作，則說明懷疑出現(xiàn)問題的控制板確實(shí)損壞。同類型控制系統(tǒng)的控制板相互替換，能夠快速定位故障出現(xiàn)的位置，輔助故障診斷、故障排除等工作。發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)替換方法大力創(chuàng)新。以美國Bryant公司為例，對(duì)在檢查數(shù)控內(nèi)圓磨床故障時(shí)應(yīng)用替換方法，并將E軸作為基準(zhǔn)點(diǎn)。E軸不斷運(yùn)動(dòng)，位移超過了最大誤差值，就會(huì)伴隨系統(tǒng)報(bào)警——“Excess Following Error”。在系統(tǒng)報(bào)警后，可以將E軸實(shí)際位置與參考點(diǎn)位置進(jìn)行對(duì)比。故障診斷人員手動(dòng)移動(dòng)E軸，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)E軸在0到14區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)了數(shù)值急劇變化，說明在這一區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)故障。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)了位置反饋系統(tǒng)的問題，對(duì)編碼器、電纜等進(jìn)行了檢查。技術(shù)人員更換了位控板，采用了替換方法進(jìn)行故障診斷，發(fā)現(xiàn)編碼器聯(lián)軸節(jié)斷開，在更換之后編碼器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。美國公司對(duì)替代方法的應(yīng)用對(duì)我國有著重要的啟示作用，在數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障診斷時(shí)，應(yīng)該把握替換方法的應(yīng)用要點(diǎn)，發(fā)揮替換方法的應(yīng)用優(yōu)勢。

2.2 自診斷方法

就目前來看，我國部分工廠引進(jìn)了現(xiàn)代化的數(shù)控機(jī)電設(shè)備，數(shù)控系統(tǒng)本身具有自主診斷的功能，能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部存在的問題，及時(shí)解決故障問題。自診斷功能如今已經(jīng)成為檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)電設(shè)備性能的關(guān)鍵一環(huán)，因此可以依靠其自診斷功能，對(duì)故障問題進(jìn)行有效排查。當(dāng)數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障，顯示器上的故障指示燈會(huì)發(fā)亮。我國重型裝配車間大多引入了重型機(jī)床，重型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)有自診斷功能，如果在應(yīng)用過程中出現(xiàn)報(bào)警，指示燈會(huì)發(fā)亮，并顯示故障代碼。查閱重型數(shù)控機(jī)床的故障診斷手冊(cè)，可以判斷機(jī)床的故障類型，發(fā)現(xiàn)機(jī)床的故障原因。故障診斷人員在追溯故障源頭后，需要根據(jù)故障診斷手冊(cè)進(jìn)行實(shí)踐操作，直到故障消失。

2.3 PLC程序分析

數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障可能是邏輯功能無法實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)需要對(duì)數(shù)控機(jī)電設(shè)備的PLC程序進(jìn)行分析，判斷故障位置，并對(duì)故障零件等進(jìn)行維修，使數(shù)控機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行。PLC程序分析在數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障診斷中非常常見，以大立車為例，當(dāng)發(fā)現(xiàn)大立車x軸回油槽大量溢油，可以對(duì)線路進(jìn)行檢查，看是否出現(xiàn)了堵車情況。大立車故障維修手冊(cè)中說明，x軸定時(shí)潤滑與定程潤滑負(fù)責(zé)供油，可以根據(jù)供油指示判斷故障，并應(yīng)用編程器進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，查看PLC程序運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。繼電器應(yīng)該按照程序控制輸出信號(hào)，技術(shù)人員需要使電磁閥保持通達(dá)狀態(tài)。技術(shù)人員可以應(yīng)用萬用表進(jìn)行節(jié)點(diǎn)測量，此時(shí)可能發(fā)現(xiàn)中間繼電器出現(xiàn)故障，更換中間繼電器可以使數(shù)控機(jī)電設(shè)備重新運(yùn)行。

2.4 廣域網(wǎng)診斷

為了使數(shù)控機(jī)電設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)，需要構(gòu)建監(jiān)測系統(tǒng)，在數(shù)控機(jī)電設(shè)備上形成不同的監(jiān)測點(diǎn)，并獲取數(shù)控機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。廣域網(wǎng)診斷需要使科研中心、研究所等進(jìn)入廣域網(wǎng)絡(luò)之中，并依靠動(dòng)力學(xué)分析理論等，構(gòu)建數(shù)控機(jī)電設(shè)備模型，模擬數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障狀態(tài)，采用故障軟件等分析數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障機(jī)理。科研中心、研究所等擁有最先進(jìn)的科研技術(shù)，掌握著最為豐富的故障診斷知識(shí)，能夠提出科學(xué)有效的故障處理方法，解決數(shù)控機(jī)電設(shè)備存在的故障問題。

2.5 綜合故障維修

數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障維修應(yīng)該遵循既定流程，技術(shù)人員首先應(yīng)該確定故障問題出現(xiàn)的位置。以電氣故障為例，在確定數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)電氣故障之后，可以開展4項(xiàng)工作。1）技術(shù)人員需要分析系統(tǒng)內(nèi)是否存在短路情況，電氣短路會(huì)阻礙電流輸送，使電氣部件損壞。如果出現(xiàn)短路，應(yīng)該立刻改變接線位置。2）技術(shù)人員需要啟動(dòng)NC，看是否出現(xiàn)了飛車、振動(dòng)等問題。如果出現(xiàn)了異常情況，應(yīng)該在第一時(shí)間按下急停按鈕，使數(shù)控機(jī)電設(shè)備停止運(yùn)行。3）技術(shù)人員需要對(duì)顯示器進(jìn)行觀察，看顯示器是否有報(bào)警信號(hào)，并查閱操作說明書分析故障類型，按照操作說明解決故障問題。4）技術(shù)人員在NC啟動(dòng)的情況下，需要應(yīng)用編程器分析計(jì)算機(jī)程序邏輯關(guān)系，確定數(shù)控機(jī)電設(shè)備的給定值、指令值，如果二者比例失衡，則說明設(shè)備出現(xiàn)故障，如繼電器損壞、插頭接線位置錯(cuò)誤等，此時(shí)應(yīng)該根據(jù)故障位置更換繼電器、使插頭接在正確位置等。此外還需要查找數(shù)控機(jī)電設(shè)備的反饋值，如果反饋值出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能電子元件出現(xiàn)損壞，要立刻更換電子元件。

3 結(jié)論

綜上所述，我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。在機(jī)械制造行業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，數(shù)控機(jī)電設(shè)備應(yīng)用范圍更加廣泛，需要采用高效技術(shù)，提高數(shù)控機(jī)電設(shè)備的運(yùn)作效率。數(shù)控機(jī)電設(shè)備容易出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)失靈的情況，技術(shù)人員需要對(duì)數(shù)控機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障診斷，采用高效的故障維修方法。

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