數(shù)控機(jī)床故障分析與診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉慶輝

摘 要：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行的過(guò)程中，能夠加快工業(yè)生產(chǎn)，提高我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的效率。該文就數(shù)控機(jī)床故障研究的重要性、數(shù)控機(jī)床故障分析以及數(shù)控機(jī)床故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障分析;診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH17? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)中最常用的儀器設(shè)備之一，數(shù)控機(jī)床的健康運(yùn)行對(duì)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)具有很重要的意義。數(shù)控機(jī)床結(jié)合了電氣控制、自動(dòng)化控制等技術(shù)，要想保證機(jī)床正常運(yùn)行，需要加快數(shù)控機(jī)床的故障分析領(lǐng)域的研究速度，促進(jìn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展水平的提高。

1 數(shù)控機(jī)床故障分析

數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障有系統(tǒng)故障、隨機(jī)故障、破壞性故障、非破壞性故障、硬件故障、軟件故障等，故障可以根據(jù)元件原因、性質(zhì)原因分為2類(lèi)。元件原因主要表現(xiàn)有噪聲、加工出的成品質(zhì)量不合格等，這一類(lèi)故障屬于機(jī)械故障，機(jī)械故障主要體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床操作過(guò)程出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，象主軸振動(dòng)引起加工零件表面粗糙度較高、主軸卡夾不牢固、工件運(yùn)行中飛出、加工尺寸有誤等。上述這些現(xiàn)象是由于機(jī)械問(wèn)題引起的，出現(xiàn)這一類(lèi)故障時(shí)，檢修就會(huì)十分麻煩。另一類(lèi)是性質(zhì)原因故障，在這一類(lèi)故障中表現(xiàn)出的現(xiàn)象有元件松動(dòng)、數(shù)控機(jī)床焊接位置接觸不良等，主要產(chǎn)生的原因是外界因素或者電壓不穩(wěn)造成的，因此在數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，我們可以根據(jù)數(shù)控機(jī)床表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)狀分析大致原因，進(jìn)行診斷，這樣能夠提高數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)與維修的效率。

2 數(shù)控機(jī)床故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床故障診斷方法有直觀判斷法、功能測(cè)試法、敲擊法、局部升溫法、更換元件法、參數(shù)檢測(cè)法等，下面我們就根據(jù)這些方法一一進(jìn)行闡述。

2.1 直觀判斷法

直觀判斷法，顧名思義就是通過(guò)直觀的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等判斷數(shù)控機(jī)床故障的位置。直觀法主要包括詢問(wèn)、目視、觸摸、通電等步驟。在數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出的聲音與氣味等具有一定的規(guī)律性，當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)特別的氣味或者雜音等現(xiàn)象。因此我們可以通過(guò)直觀法，判斷數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障的位置。

2.2 功能測(cè)試

功能測(cè)試法比較適合用于長(zhǎng)期閑置的數(shù)控機(jī)床，當(dāng)長(zhǎng)期閑置的數(shù)控機(jī)床剛投入使用時(shí)，很容易直接生產(chǎn)出工業(yè)廢品，通過(guò)功能測(cè)試法，確認(rèn)功能正常時(shí)再投入生產(chǎn)，能夠保證生產(chǎn)的質(zhì)量。

在工廠中，有一臺(tái)配有FANUC 0MC 數(shù)控系統(tǒng)的江蘇多棱TH6363B 臥式加工中心。運(yùn)行自動(dòng)加工程序后，出現(xiàn)零件尺寸誤差大現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)無(wú)報(bào)警。由于系統(tǒng)無(wú)警報(bào)，我們難以判斷故障出自哪里，使用功能程序測(cè)試法，將存儲(chǔ)在功能測(cè)試帶中的程序輸入系統(tǒng)，并進(jìn)行空運(yùn)行，測(cè)試過(guò)程如圖 1 所示。在程序運(yùn)行至刀補(bǔ)的環(huán)節(jié)，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床程序顯示形狀不符合規(guī)則，于是判斷是刀補(bǔ)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了故障，因此將電路更改為集成電路后，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始正常運(yùn)行，由此可見(jiàn)，在數(shù)控機(jī)床故障分析中，功能測(cè)序法十分重要。

2.3 敲擊法

數(shù)控機(jī)床的故障分為很多種，有時(shí)由于故障問(wèn)題比較小，會(huì)出現(xiàn)時(shí)有時(shí)無(wú)的現(xiàn)象，所以必須從小抓起，才能夠確保數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的安全性，因此當(dāng)問(wèn)題比較小時(shí)，我們可以通過(guò)敲擊法來(lái)判斷故障所在的位置。故障出現(xiàn)時(shí)有時(shí)無(wú)的現(xiàn)象時(shí)，大多數(shù)原因是由于數(shù)控機(jī)床中焊接部分出現(xiàn)松動(dòng)引起的接觸不良，因此當(dāng)我們使用絕緣的物體進(jìn)行敲擊時(shí)，接觸不良的位置可能會(huì)突然接好或者突然斷開(kāi)，由此我們就能夠判斷出故障的大致位置。在敲擊法中需要注意的是，應(yīng)該選取絕緣性質(zhì)的物體進(jìn)行敲擊，防止出現(xiàn)連電等危險(xiǎn)。

2.4 局部升溫法

工廠中的數(shù)控機(jī)床經(jīng)常長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，部分元件老化嚴(yán)重，老化的會(huì)導(dǎo)致機(jī)器出現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞的故障現(xiàn)象，這種情況下，老化的元件不能繼續(xù)使用，否則會(huì)影響整個(gè)數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行，如何判斷具體是哪個(gè)老化元件有問(wèn)題，可以采用局部升溫法來(lái)查找。局部升溫法是對(duì)機(jī)床的局部進(jìn)行升高溫度處理，溫度升高后，對(duì)正常的元件沒(méi)有什么影響，但是能夠使老化的元件在短時(shí)間內(nèi)損壞，通過(guò)程序測(cè)試法等方法，就能夠找出損壞的元件，并且進(jìn)行更換，就能夠使數(shù)控機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.5 更換元件法

更換元件法是指當(dāng)我們確定數(shù)控機(jī)床的故障后，使用相同型號(hào)的元件對(duì)發(fā)生故障的元件進(jìn)行替換，替換后檢測(cè)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行是否正常，如果數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行正常，就說(shuō)明故障分析正確，但是當(dāng)更換元件后，我們檢測(cè)數(shù)控機(jī)床時(shí)，發(fā)現(xiàn)故障仍然存在，就需要對(duì)故障進(jìn)行重新分析檢測(cè)。

2.6 參數(shù)檢測(cè)法

在使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，需要輸入數(shù)控機(jī)床相關(guān)參數(shù)，但是在機(jī)床運(yùn)行時(shí)，突然斷電等情況的發(fā)生會(huì)影響數(shù)控機(jī)床中參數(shù)的穩(wěn)定，這時(shí)需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行清空，并且重新輸入。參數(shù)不正確時(shí)，數(shù)控機(jī)床運(yùn)行也會(huì)出現(xiàn)故障，生產(chǎn)出的產(chǎn)品也會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量不合格的現(xiàn)象，因此應(yīng)該仔細(xì)檢查參數(shù)是否正確，確保數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行環(huán)境安全。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，我們可以根據(jù)數(shù)控機(jī)床的故障所表現(xiàn)出的癥狀對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷出故障發(fā)生的大概原因，然后通過(guò)故障診斷方法進(jìn)行故障診斷，能夠有效診斷出故障所在位置。數(shù)控機(jī)床在正常運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)的故障一共分為幾個(gè)種類(lèi)，分別是接觸不良、元件老化、參數(shù)不正確等，針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行解決，能夠延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床的使用年限，降低工廠數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)的成本。

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