數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

1、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修1.1故障診斷與維修的目的意義故障診斷與維修的目的意義1.2故障診斷與維修方法故障診斷與維修方法1.3故障案例故障案例主要內(nèi)容主要內(nèi)容:第第1章章緒緒論論數(shù)控機(jī)床作為實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufactory System）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufactory System）和未來(lái)工廠自動(dòng)化FA（Factory Automation）的基礎(chǔ)已成為現(xiàn)代制造技術(shù)中不可缺少的設(shè)備。以微處理器為基礎(chǔ)，以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控設(shè)備，已在我國(guó)批量生產(chǎn)、大量引進(jìn)和推廣應(yīng)用，它們給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件

2、，并帶來(lái)很大的效益1.1.1數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的意義1.1數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義計(jì)劃計(jì)劃采購(gòu)訂單采購(gòu)訂單成本核算成本核算產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝路線工藝路線BOM項(xiàng)目項(xiàng)目市場(chǎng)市場(chǎng)制造制造下達(dá)制造下達(dá)制造 設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)工程裝配車間裝配車間用戶用戶數(shù)控機(jī)床也是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機(jī)、電、液等方面，包括數(shù)控系統(tǒng)CNC（Computer Numeric Controll）、可編程控制PLC（Programmable Logical Controller）、系統(tǒng)軟件、PLC軟件、加工編程軟件、精密機(jī)械、數(shù)字電子技術(shù)、大功率電力

3、電子技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)與伺服、液壓與氣動(dòng)、傳感器與測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)。數(shù)控機(jī)床內(nèi)部各部分聯(lián)系非常緊密，自動(dòng)化程度高、運(yùn)行速度快，大型數(shù)控機(jī)床往往有成千上萬(wàn)的機(jī)械零件和電器部件，無(wú)論哪一部分發(fā)生故障是難免的。機(jī)械銹蝕、機(jī)械磨損、機(jī)械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動(dòng)、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵，操作失誤等都可導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障甚至是整個(gè)設(shè)備的停機(jī)，從而造成整個(gè)生產(chǎn)線的停頓。1.1.1數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的意義1.1數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的基本目的就是提高數(shù)控設(shè)備的可靠

4、性。數(shù)控設(shè)備的可靠性是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的工作條件下維持無(wú)故障工作的能力。衡量數(shù)控設(shè)備可靠性的重要指標(biāo)是平均無(wú)故障時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failures）、平均修復(fù)時(shí)間MTTR（Mean Time To Repair）和平均有效度A。1.1.2數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的1.1數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義平均無(wú)故障時(shí)間是指數(shù)控機(jī)床在使用中兩次故障間隔的平均時(shí)間，即 目前較好的數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)，顯然平均無(wú)故障時(shí)間越長(zhǎng)越好。平均修復(fù)時(shí)間是指數(shù)控機(jī)床從開(kāi)始出現(xiàn)故障直至排除故障、恢復(fù)

5、正常使用的平均時(shí)間。顯然這段時(shí)間越短越好。1.1.2數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的1.1數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義平均有效度是對(duì)數(shù)控設(shè)備正常工作概率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)，它是指一臺(tái)可維修數(shù)控機(jī)床在某一段時(shí)間內(nèi)維持其性能的概率，即1.1.2數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的1.1數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的目的意義顯然數(shù)控設(shè)備故障診斷與維護(hù)的目的就是要做好兩個(gè)方面：一是做好數(shù)控設(shè)備的維護(hù)工作，盡量延長(zhǎng)平均無(wú)故障時(shí)間 MTBF；二是提高數(shù)控設(shè)備的維修效率，盡快恢復(fù)使用，以盡量縮短平均修復(fù)

6、時(shí)間MTTR。也就是說(shuō)從兩個(gè)方面來(lái)保證數(shù)控設(shè)備有較高的有效度A，提高數(shù)控設(shè)備的開(kāi)動(dòng)率。1常規(guī)方法常規(guī)方法直觀法 這是一種最基本的方法。維修人員通過(guò)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀察以及認(rèn)真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要有多學(xué)科的較寬的知識(shí)和綜合判斷的能力。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法自診斷功能法現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然尚未達(dá)到智能化很高的程度，但已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自診斷功能。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)

7、異常，立即在CRT上顯示報(bào)警信息或用發(fā)光二極管指示出故障的大致起因。利用自診斷功能，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，并指示出故障的大致部位。這個(gè)方法是當(dāng)前維修時(shí)最有效的一種方法。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法功能程序測(cè)試法功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補(bǔ)、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動(dòng)編程方法，編制成一個(gè)功能程序，送入數(shù)控系統(tǒng)中，然后啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)使之進(jìn)行運(yùn)行加工，藉以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)

8、確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對(duì)于長(zhǎng)期閑置的數(shù)控機(jī)床第一次開(kāi)機(jī)時(shí)的檢查以及機(jī)床加工造成廢品但又無(wú)報(bào)警的情況下，一時(shí)難以確定是編程錯(cuò)誤或是操作錯(cuò)誤、還是機(jī)床故障時(shí)的判斷是一較好的方法。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法交換法這是一種簡(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。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，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印刷線路板或芯片一級(jí)。它實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析的正確性。1.3.1故障

9、診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法參數(shù)檢查法數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機(jī)床的功能。參數(shù)通常是存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會(huì)使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。此時(shí)，通過(guò)核對(duì)、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置工作時(shí)無(wú)緣無(wú)故地出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無(wú)報(bào)警時(shí)，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。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，電氣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。有些機(jī)床的故障往往就是由于未及時(shí)修改某些

10、不適應(yīng)的參數(shù)所致。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法測(cè)量比較法測(cè)量比較法CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計(jì)了多個(gè)檢測(cè)用端子。用戶也可利用這些端子比較測(cè)量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異?？梢詸z測(cè)這些測(cè)量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時(shí)還可對(duì)正常的印刷線路人為地制造“故障”，如斷開(kāi)連線或短路，撥去組件等，以判斷真實(shí)故障的起因。為此，維修人員應(yīng)在平時(shí)積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時(shí)的正確波形和電壓值。因?yàn)镃NC

11、系統(tǒng)生產(chǎn)廠往往不提供有關(guān)這方面的資料。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法敲擊法當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無(wú)時(shí)，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于CNC系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點(diǎn)，板間或模塊間又通過(guò)插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點(diǎn)處，故障肯定會(huì)重復(fù)再現(xiàn)。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法局部升溫CNC系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)

12、行后元器件均要老化，性能會(huì)變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時(shí)，出現(xiàn)的故障變得時(shí)有時(shí)無(wú)。這時(shí)可用熱吹風(fēng)機(jī)或電烙鐵等來(lái)局部升溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法時(shí)，一定要注意元器件的溫度參數(shù)等，不要將原來(lái)是好的器件烤壞。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法1常規(guī)方法常規(guī)方法原理分析法根據(jù)CNC系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），然后用萬(wàn)用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)量、分析和比較，從而對(duì)故障定位。運(yùn)用這種方法，要求維修人員必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)電路的原理有清楚的

13、、較深的了解。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法2先進(jìn)方法先進(jìn)方法遠(yuǎn)程診斷遠(yuǎn)程診斷是數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家維修部門提供的一種先進(jìn)的診斷方法，這種方法采用網(wǎng)絡(luò)通訊手段。該系統(tǒng)一端連接用戶的CNC系統(tǒng)中的專用“遠(yuǎn)程通信接口”，通過(guò)局域網(wǎng)或?qū)⑵胀娫捑€連接到Internet上，另一端則通過(guò)Internet連接到設(shè)備遠(yuǎn)程維修中心的專用診斷計(jì)算機(jī)上。由診斷計(jì)算機(jī)向用戶的CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測(cè)試數(shù)據(jù)送回到診斷計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，得出診斷結(jié)論，然后再將診斷結(jié)論和處理方法通知用戶。降低用于故障診斷和故障排除的時(shí)間，減少維修和維護(hù)的費(fèi)用。

14、1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法2先進(jìn)方法先進(jìn)方法遠(yuǎn)程診斷這種遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)不僅可用于故障發(fā)生后對(duì)CNC系統(tǒng)進(jìn)行診斷，還可對(duì)用戶作定期預(yù)防性診斷。雙方只需按預(yù)定時(shí)間對(duì)數(shù)控機(jī)床作一系列試運(yùn)行檢查，將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到維修中心的診斷計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理，維修人員不必親臨現(xiàn)場(chǎng)，就可及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障隱患。SIEMENS公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)、荷蘭Delem公司的DA65W、DA66W、MAZAK公司的Mazatrol 數(shù)控系統(tǒng)、華中世紀(jì)星等數(shù)控系統(tǒng)具有這種故障診斷功能。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的

15、方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法2先進(jìn)方法先進(jìn)方法遠(yuǎn)程診斷華中數(shù)控的遠(yuǎn)程操作監(jiān)控與診斷平臺(tái)數(shù)控設(shè)備E-服務(wù)系統(tǒng)，主要由數(shù)控設(shè)備E-服務(wù)平臺(tái)、數(shù)控機(jī)床網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程用戶終端三大部分組成1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法2先進(jìn)方法先進(jìn)方法自修復(fù)系統(tǒng)就是在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有備用模塊，在CNC系統(tǒng)的軟件中裝有自修復(fù)程序，當(dāng)該軟件在運(yùn)行時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)模塊有故障時(shí)，系統(tǒng)一方面將故障信息顯示在CRT上，同時(shí)自動(dòng)尋找是否有備用模塊，如有備用模塊，則系統(tǒng)能自動(dòng)使故障脫機(jī)，而接通備用模塊使系統(tǒng)能較快地進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這

16、種方案適用于無(wú)人管理的自動(dòng)化工作的場(chǎng)合。1.3.1故障診斷與維修的方法故障診斷與維修的方法1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法故障診斷與維修的過(guò)程基本上分為故障原因的調(diào)查和分析、故障的排除、維修總結(jié)三個(gè)階段進(jìn)行。1故障的調(diào)查與分析故障的調(diào)查與分析排故的第一階段，非常關(guān)鍵的階段。數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，不要急于動(dòng)手處理，首先要摸清楚故障發(fā)生的過(guò)程，分析產(chǎn)生故障的原因。（1）詢問(wèn)調(diào)查（2）現(xiàn)場(chǎng)檢查（3）故障分析（4）確定原因（5）排故準(zhǔn)備1.3.2診斷與維修的一般步驟診斷與維修的一般步驟1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法 數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，操作人員應(yīng)首先

17、停止機(jī)床，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后對(duì)故障進(jìn)行盡可能詳細(xì)的記錄，并及時(shí)通知維修人員。故障的記錄可為維修人員排除故障提供第一手材料，應(yīng)盡可能詳細(xì)。記錄內(nèi)容最好包括下述幾個(gè)方面：診斷系統(tǒng)故障的過(guò)程中應(yīng)掌握以下幾個(gè)原則：u先外部后內(nèi)部 u先機(jī)械后電氣 u先靜后動(dòng) u先簡(jiǎn)單后復(fù)雜 1.3.2診斷與維修的一般步驟診斷與維修的一般步驟1.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法先外部后內(nèi)部現(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，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。由于數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，其故障的發(fā)生也會(huì)由這三者綜合反映出來(lái)。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進(jìn)行排

18、查。盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度、降低性能。系統(tǒng)外部的故障主要是由于檢測(cè)開(kāi)關(guān)、液壓元件、氣動(dòng)元件、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問(wèn)題而引起的。先機(jī)械后電氣一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械故障較易發(fā)覺(jué)，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障。先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)了解、觀察、測(cè)試、分析，確認(rèn)通電后不會(huì)造成故障擴(kuò)大、發(fā)生事故后，方可給機(jī)床通電。在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。而對(duì)通電后會(huì)發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險(xiǎn)后，方可通電。先簡(jiǎn)單后復(fù)雜當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織，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)單問(wèn)題解決后，難度大的問(wèn)題也可能變得容易。2電氣維修與故障的排除電氣維修與故障的排除這是排故的第二階段，是實(shí)施階段。如前所述，完成了電氣故障的分析也就基本