淺析數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

王勇

【摘 要】本文總結(jié)了數(shù)控機(jī)床維修的基本原則及數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法，維修人員通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用可以提高維修效率。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控設(shè)備；維修基本原則；維修方法；故障分析

0.引言

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電子電器、液壓、氣動(dòng)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高技術(shù)密集型機(jī)電設(shè)備，一旦發(fā)生故障，診斷難度大，甚至?xí)斐赏．a(chǎn)停機(jī)。由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來(lái)越低，而大部分故障主要是由系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、驅(qū)動(dòng)單元和伺服電機(jī)的質(zhì)量、PMC程序、強(qiáng)電元件、機(jī)械裝置、光電檢測(cè)元件等出現(xiàn)問(wèn)題而引起的。為了加強(qiáng)數(shù)控設(shè)備使用管理與維修，降低故障率，學(xué)會(huì)幾種常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床故障診斷與排除方法，已是一個(gè)必須要解決的重要問(wèn)題。

1.數(shù)控機(jī)床維修的基本原則

維修數(shù)控機(jī)床一般情況下首先要遵循一些基本原則，這樣往往會(huì)思路清晰，有事半功倍的效果。

1.1先動(dòng)腦后動(dòng)手

對(duì)于有故障的數(shù)控機(jī)床，不應(yīng)急于動(dòng)手，應(yīng)先查清產(chǎn)生故障的前后經(jīng)過(guò)及故障現(xiàn)象。對(duì)于生疏的設(shè)備還應(yīng)先熟悉電路原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遵守相應(yīng)規(guī)則。拆卸前要充分熟悉每個(gè)部件的功能、位置、連接方式以及與周?chē)渌骷年P(guān)系，在沒(méi)有組裝圖的情況下，應(yīng)一邊拆卸，一邊畫(huà)草圖，并做好標(biāo)記。

1.2先外部后內(nèi)部

應(yīng)先檢查設(shè)備有無(wú)明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對(duì)機(jī)內(nèi)進(jìn)行檢查。拆前應(yīng)排除周邊的故障因素，確定為機(jī)內(nèi)故障后才能拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度，降低性能。

1.3先機(jī)械后電氣

在確定機(jī)械零件無(wú)故障后，再進(jìn)行電氣方面的檢查。檢查電路故障時(shí)，應(yīng)利用檢測(cè)儀器尋找故障部位，確認(rèn)無(wú)接觸不良故障后，再有針對(duì)性地查看線路與機(jī)械的運(yùn)作關(guān)系，以免誤判。

1.4先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)

先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)處于調(diào)試階段或剛維修后的數(shù)控機(jī)床檢查是否按照接口說(shuō)明書(shū)的設(shè)計(jì)來(lái)安裝電纜插件及電纜與模塊接插件是否牢固；線路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無(wú)變形等。長(zhǎng)期閑置或缺少維護(hù)的老設(shè)備會(huì)因?yàn)殡娎|的疲勞破損、接線點(diǎn)的氧化與腐蝕而造成信號(hào)傳遞中斷等不明顯故障。

1.5先清潔后維修

對(duì)污染較重的數(shù)控設(shè)備，先對(duì)其按鈕、接線點(diǎn)、接觸點(diǎn)進(jìn)行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導(dǎo)電塵塊引起的，一經(jīng)清潔故障往往會(huì)排除。

1.6先電源后設(shè)備

電源部分的故障率在整個(gè)故障設(shè)備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

1.7先排患后更換

先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認(rèn)外圍設(shè)備電路正常時(shí)，再考慮更換損壞的電氣部件。

1.8先簡(jiǎn)單后復(fù)雜

當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋，一時(shí)無(wú)從下手時(shí)，應(yīng)先解決容易的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題。往往簡(jiǎn)單的問(wèn)題解決后，難度大的問(wèn)題也可能變得容易了。

2.數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法

故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴(kuò)大的作用。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的故障診斷方法主要有以下幾種：

2.1常規(guī)診斷法

對(duì)數(shù)控機(jī)床的機(jī)、電、液等部分進(jìn)行的常規(guī)檢查，通常包括：（1）檢查電源的規(guī)格（包括電壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求；（2）CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)、電機(jī)、輸入/輸出信號(hào)的連接是否正確、可靠；（3）CNC、伺服驅(qū)動(dòng)等裝置內(nèi)的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動(dòng)；（4）CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確；（5）液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑部件的油壓、氣壓等是否符合機(jī)床要求；（6）電器元件、機(jī)械部件是否有明顯的損壞。

2.2狀態(tài)診斷法

通過(guò)監(jiān)測(cè)執(zhí)行元件的工作狀態(tài)判定故障原因。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，伺服進(jìn)給系統(tǒng)、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源模塊等部件主要參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)，及數(shù)控系統(tǒng)全部輸入輸出信號(hào)包括內(nèi)部繼電器、定時(shí)器等的狀態(tài)，也可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)予以檢查。

2.3動(dòng)作診斷法

通過(guò)觀察、監(jiān)視機(jī)床的實(shí)際動(dòng)作，判斷動(dòng)作不良部位，并由此來(lái)追溯故障源。

2.4系統(tǒng)自診斷法

這是利用系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序或?qū)Ｓ玫脑\斷軟件，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵硬件以及系統(tǒng)的控制軟件進(jìn)行自我診斷、測(cè)試的診斷方法。主要包括開(kāi)機(jī)自診斷、在線監(jiān)控和脫機(jī)測(cè)試三個(gè)方面的內(nèi)容。

3.常見(jiàn)的故障及解決方法

3.1換刀轉(zhuǎn)位故障

數(shù)控車(chē)床換刀的一般過(guò)程是：系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，換刀電機(jī)接到信號(hào)后通電旋轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸輪蝸桿減速帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)中與到位對(duì)應(yīng)的霍爾元件發(fā)出到位信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)利用這個(gè)信號(hào)與目標(biāo)值進(jìn)行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊刀架。一臺(tái)四刀位數(shù)控車(chē)床，找不到1號(hào)刀位，其他刀位能正常換刀。

分析處理：由于只有1號(hào)刀找不到刀位，可以排除機(jī)械傳動(dòng)方面的問(wèn)題，電氣方面可能是該刀位的霍爾元件及其周?chē)€路出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致該刀位信號(hào)不能輸送給PLC。利用萬(wàn)用表檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)刀位霍爾元件的+24V供電正常，GND線路為正常，T1信號(hào)線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導(dǎo)致該刀位信號(hào)不能發(fā)出。更換新的霍爾元件后故障排除。

3.2急停按鈕故障

一臺(tái)配有GSK-98OT系統(tǒng)的車(chē)床，在發(fā)生一次撞刀事故后，始終報(bào)急停警，急停按鈕復(fù)位及超程釋放不起作用，同時(shí)兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)也報(bào)警。

分析處理：該報(bào)警號(hào)的內(nèi)容為準(zhǔn)備未緒，根據(jù)數(shù)控原理可知，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)缺少使能信號(hào)導(dǎo)致。因此排除伺服驅(qū)動(dòng)故障的可能性，應(yīng)該是使能控制回路出現(xiàn)開(kāi)路。懷疑是在按下急停按鈕時(shí)用力過(guò)猛導(dǎo)致急停按鈕損壞，而不能自動(dòng)復(fù)位造成的，于是拆開(kāi)操作面板檢查急停按鈕，發(fā)現(xiàn)急停按鈕的接線柱中有一個(gè)信號(hào)為200的信號(hào)線因經(jīng)常震動(dòng)而脫落。把線頭接好，重新上電，報(bào)警消失，機(jī)床正常運(yùn)行。

4.結(jié)束語(yǔ)

以上的維修方法是我通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也借鑒了部分相關(guān)書(shū)籍總結(jié)出來(lái)的，數(shù)控設(shè)備的維修是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，有些復(fù)雜的故障還需要更高深的維修方法才能解決，各種維修方法并不是孤立存在的，維修人員應(yīng)該根據(jù)設(shè)備出現(xiàn)的故障綜合應(yīng)用上述方法，靈活運(yùn)用，提高數(shù)控設(shè)備的維修效率。 [科]

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