數(shù)控機(jī)床故障排查研究

1、    數(shù)控機(jī)床故障排查研究    楊小東 代通樂摘 要：數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動化機(jī)床，涵蓋了計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、伺服驅(qū)動、精密測量和傳感器技術(shù)等各個領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門新興數(shù)字程序控制機(jī)床。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；故障；排除方法不同的數(shù)控機(jī)床，其結(jié)構(gòu)和性能有很大的區(qū)別，但在故障診斷上有它的共性。通過對這些共性的分析得出一些對數(shù)控機(jī)床故障診斷原則、方法及故障排除方法。以下逐一介紹：一、數(shù)控機(jī)床故障診斷原則1.先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、電氣一體化的機(jī)床，所以故障的發(fā)生必然要從這三者之間綜合反映出來。所以要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即當(dāng)

2、數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)采用望、聞、聽、問等方法，由外向里逐一進(jìn)行檢查。例：一數(shù)控車床剛投入使用的時候，在系統(tǒng)斷電后重新啟動時，必須要返回到參考點(diǎn)。即當(dāng)用手動方式將各軸移到非干涉區(qū)外后，再使各軸返回參考點(diǎn)。否則，可能發(fā)生撞車事故。所以，每天加工完后，最好把機(jī)床的軸移到安全位置。此時再操作或斷電后就不會出現(xiàn)問題。外部硬件操作引起的故障是數(shù)控修理中的常見故障。一般都是由于檢測開關(guān)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置出現(xiàn)問題引起的。這類故障有些可以通過報警信息查找故障原因。對一般的數(shù)控系統(tǒng)來講都有故障診斷功能或信息報警。維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。而有些故障雖有報警信息顯示

3、，但并不能反映故障的真實(shí)原因。這時需根據(jù)報警信息和故障現(xiàn)象來分析解決。例如：臺立式加工中心采用fanuc-om控制系統(tǒng)。機(jī)床在自動方式下執(zhí)行到x軸快速移動時就出現(xiàn)414#和410#報警。此報警是速度控制off和x軸伺服驅(qū)動異常。由于此故障出現(xiàn)后能通過重新啟動消除，但每執(zhí)行到x軸快速移動時就報警。經(jīng)查該伺服電機(jī)電源線插頭因電弧爬行而引起相間短路，經(jīng)修整后此故障排除。2.先機(jī)械后電氣由于數(shù)控機(jī)床是一種自動化程度高，技術(shù)復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。機(jī)械故障較易發(fā)現(xiàn)，而系統(tǒng)故障診斷難度要大一些。3.先靜后動維修人員要做到先靜后動，不可盲目動手，應(yīng)先詢問操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，查看說明書、資料后方可動

4、手查找故障原因，繼而排除故障。4.先公用后專用公用性問題會影響到全局，而專用性問題只影響局部。5.先一般后特殊在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。二、數(shù)控系統(tǒng)自診斷技術(shù)及故障排除方法所謂系統(tǒng)診斷技術(shù)，就是利用數(shù)控裝置中的計算機(jī)及相關(guān)運(yùn)行診斷軟件進(jìn)行各種測試。1.自診斷技術(shù)（1）開機(jī)自診斷：數(shù)控系統(tǒng)通電后，設(shè)備內(nèi)部診斷軟件會自動對系統(tǒng)中各種元件如cpu、ram及各應(yīng)用軟件進(jìn)行逐一檢測并將檢測結(jié)果顯示出來，如檢測發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)會顯示報警信息或發(fā)出報警信號。開機(jī)自診斷通常會在開機(jī)一分鐘之內(nèi)完成。有時開機(jī)診斷會將故障原因定位到電路板或模塊上，但也經(jīng)常僅將故障原因定

5、位在某一范圍內(nèi)，這時維修人員需查找相關(guān)維修手冊根據(jù)提示找到真正故障原因并加以排除。（2）運(yùn)行自診斷：運(yùn)行自診斷也稱在線自診斷，是指數(shù)控系統(tǒng)正常工作時，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、plc、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其它外部裝置進(jìn)行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)信息，這種診斷一般會在系統(tǒng)工作時反復(fù)進(jìn)行。（3）脫機(jī)診斷：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，首先停機(jī)，然后使用隨機(jī)的專用診斷紙帶對系統(tǒng)進(jìn)行脫機(jī)診斷。診斷時先要將紙帶上的程序讀入ram系統(tǒng)中，計算機(jī)運(yùn)行程序進(jìn)行診斷，從而判定故障部位，這種診斷在早期的數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用較多。2.人工診斷技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)的故障種類很多，而自診斷往往不能對系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測試，也不

6、能將故障原因定位到具體確定的元器件上，這時要迅速查明原因就需要采用人工診斷方法。人工診斷方法有很多種，最常用的有：功能程序測試法、參數(shù)檢查法、備件置換法、直觀法、原理分析法等，現(xiàn)簡介如下：（1）功能程序測試法：這種方法將數(shù)控系統(tǒng)中的g、m、s、t、功能的全部指令編成一個測試程序，穿成紙帶或存儲到軟盤上在進(jìn)行診斷時運(yùn)行這個程序，可快速判定哪個功能出現(xiàn)問題，這種方法一般在機(jī)床出現(xiàn)隨機(jī)性故障時使用，也可用于設(shè)備閑置時間較長重新投入使用時測試用。（2）參數(shù)檢查法：一般系統(tǒng)的參數(shù)是存放在ram中的，一旦出現(xiàn)干擾或其它原因會造成參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工作，這時應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和核對有關(guān)參數(shù)

7、，在排除某些故障時，有時還需對某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。（3）備件置換法：是將系統(tǒng)中型號完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進(jìn)行互相交換比較，或利用備用的元器件替換有疑點(diǎn)的部件，從而快速有效地確定故障部位。（4）直觀法：直觀法是利用維修中常用的“先外后內(nèi)”的原則，利用觀察零部件的工作狀態(tài)、聽聲音、摸發(fā)熱等方法，進(jìn)行逐個檢查，如利用視覺可觀察內(nèi)部器件或外部連接的形狀上的變化；利用聽覺可查尋器件發(fā)出的異常聲音；利用嗅覺或觸覺可查尋過載、高溫等現(xiàn)象；等等。（5）原理分析法：當(dāng)采用其它檢查方法難以奏效時，可以從電路基本原理出發(fā)，一步一步用萬用表、邏輯表、示波器等工具對測點(diǎn)進(jìn)行檢查對照，最終查明故障原因

8、。3.高級診斷技術(shù)在高級診斷中，常用的方法主要有以下幾種方法：（1）自修復(fù)診斷：自修復(fù)診斷一般是指在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置不參與運(yùn)行的備用模塊。自修復(fù)程序在控制系統(tǒng)每次開機(jī)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某模塊有問題時，系統(tǒng)會把故障信息顯示在屏幕上，同時自動查尋備用模塊，故障模塊的工作即被備用模塊取代，維修人員可根據(jù)提示更換下一故障模塊。自修復(fù)診斷方法需要較多的備用模塊，這會使系統(tǒng)體積增大，價格提高。（2）診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng)：近年來，隨著圖像識別、聲音識別、自動翻譯和智能工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)越來越多地被應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上。診斷專家系統(tǒng)以專家知識、經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，自動模仿專家利用知識解決復(fù)雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障做出具有專家級水平的診斷結(jié)論。（3）通訊診斷系統(tǒng)：該診斷方法又稱海外診斷，是由中央維修站通過電話線路，甚至國際電話系統(tǒng)向用戶設(shè)備發(fā)送診斷程序所進(jìn)行的一種遙控診斷。通訊診斷系統(tǒng)除可用于故障發(fā)生后的診斷外，還可以為用戶作定期的預(yù)防性診斷，設(shè)備生產(chǎn)廠家的維修工不必親臨現(xiàn)場，只需按預(yù)定的時間對機(jī)床進(jìn)行系列試運(yùn)行檢查，在中央維修站分析診斷數(shù)據(jù)，即