淺談數(shù)控機床的故障診斷與維修方法
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發(fā)表時間：2020-03-13 16:16:40
數(shù)控機床是一種高精度，高效的自動化機床，它綜合了計算機技術，信息技術，自動控制，精密測量，現(xiàn)代機械制造等各個領域的新的技術成果，是機械加工領域中典型的機電一體化產(chǎn)品。由于其經(jīng)濟性能好，生產(chǎn)效益高，是實施現(xiàn)代先進制造技術的機械設備，在生產(chǎn)上處于越來越重要的地位。因此，數(shù)控機床數(shù)量的多少與技術水平的高低是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。當前，我國的數(shù)控機床的擁有量遠不如發(fā)達國家，為了提高機床的使用率，提高系統(tǒng)的可靠性，數(shù)控機床的故障診斷與維修技術顯得越來越重要，維護保養(yǎng)和維修水平直接影響到機床的使用率。下面我結合近年的教學經(jīng)驗和實踐經(jīng)驗，淺談一下數(shù)控機床故障診斷與維修的基本方法。
一、數(shù)控機床的基本結構
談起診斷，必須先清楚了解機床的主要結構。我們簡單的將數(shù)控機床分為三部分，即：
CNC、伺服系統(tǒng)和PLC。CNC的作用就相當于人腦，起指揮作用。伺服就相當于人的四肢，是實現(xiàn)功能的，在實現(xiàn)功能的同時，它會進行各種各樣的插補計算，其中有的插補運算，例如FANUC 32i系統(tǒng)，它實行插補運算時是nm級，而輸出時又轉換成μm級輸出，足以說明它的精密。PLC主要實現(xiàn)邏輯操作，用邏輯控制量“1”和“0”這兩種狀態(tài)來控制設備。例如氣動、液壓、潤滑、冷卻、排屑器等裝置。那么這三大部分是如何連接的呢？這就是我們所說的兩條總線，即FSSB(伺服總線)，I/O Link（串行總線）這兩條總線把三大部件連接起來，實現(xiàn)控制運動的功能。
二、數(shù)控機床故障診斷的一般方法
對于數(shù)控機床的故障診斷，一般首先檢查操作方法是否錯誤。在數(shù)控加工過程中，操作是比較繁瑣的，對于初學者尤為重要，有以下幾點必須注意：1.通電后各坐標是否回零，注意數(shù)控銑和數(shù)控車回零的坐標先后是不相同的，有的先回X坐標，有的則先回Z坐標，這要根據(jù)具體的機床而言；2.機床各非急停按鈕是否被按下，正常情況下，非急停按鈕都是在未按下狀態(tài)的；3.機床各坐標是否在極限位置，如果機床在原點附近，回零時，必須先向相反方向移動，到減速區(qū)后再回零。通常這個距離是設定好的。其次是注意觀察故障出現(xiàn)是有規(guī)律的還是偶然的，對于有規(guī)律的故障則是因為機床存在某確定的問題，對于偶然性的故障，則可能是由于連續(xù)線接觸不良、干擾、電源不穩(wěn)定等臨時故障引起的，然后是檢查出現(xiàn)故障是否和周圍環(huán)境有關等等。總之，引起數(shù)控機床故障的原因是多種多樣的，這樣就使得數(shù)控機床的故障具有復雜性和特殊性。具體來講，處理數(shù)控機床故障方法主要有以下幾種：
（1）直觀法。即靠人的感管功能（視、聽、觸、嗅等），借助一些常用工、量具對機床的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和判斷的過程，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板；
?。?）替換法。利用備用模塊或電路板替換有故障疑點的模塊或電路板，觀察故障轉移的情況，這是常用而簡便的故障檢測法；
?。?）自診斷功能法。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，已經(jīng)成為衡量數(shù)控系統(tǒng)特性的重要指標，數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能按診斷的時間先后可以分為啟動自診斷，在線自診斷和離線診斷，一旦發(fā)生異常，便會出現(xiàn)報警信息，但通常顯示的報警都是一種綜合故障的反映，要尋找故障原因，還需進一步排查。
?。?）參數(shù)檢查法。數(shù)控機床的參數(shù)設置是否合理，參數(shù)的變化會直接影響機床的性能，甚至機床不能正常工作，出現(xiàn)故障，參數(shù)通常放在磁滄存儲器或由電池保持的RAM中，一旦外界干擾成電池電壓不足，會使系統(tǒng)參數(shù)丟失或發(fā)生變化引起混亂現(xiàn)象。因此，參數(shù)檢查是一項重要的診斷。
?。?）功能程序測試法。功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數(shù)控系統(tǒng)，故障診斷時運行這個試驗程序，借以檢查機床執(zhí)行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發(fā)生的可能原因。
（6）測量法。測量法類似于對比法，是利用萬用表、鉗形電流表、相序表、示波器、頻譜分析儀等儀器，對故障疑點進行電流、電壓和波形測量，與正常值進行比較，分析故障所在位置。
三、數(shù)控機床的維修
對于數(shù)控機床的維修，重要的是發(fā)現(xiàn)故障。特別是數(shù)控機床的外部故障。有時診斷過程比較復雜，但一旦發(fā)現(xiàn)問題所在，解決起來比較簡單。對外部故障診斷應遵從以下兩條原則：首先要熟練掌握機床的工作原理和動作順序。其次，要會利用PLC梯形圖。NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或機外編程器監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)，一般只要遵從以上原則，小心謹慎，一般的數(shù)控故障都會及時排除。還有些故障不產(chǎn)生故障報警信息，只是動作完不成，這些就要根據(jù)維修經(jīng)驗，機床的工作原理和PLC運行情況來分析判斷了。例如，我們上次在實驗就有這樣一個例子，在數(shù)控車床上，用轉塔來換刀，有一個2刀位始終找不到位置，導致?lián)Q刀不正確，其他刀位均是正常的，在故障排查過程中，發(fā)現(xiàn)PLC的邏輯信號是正常的，然后打開刀架上部的端蓋，轉了一下編碼器，看是不是接觸不良引起的，繼續(xù)進行換刀動作，這次發(fā)現(xiàn)故障消除了，過了一會，這個故障又重現(xiàn)了，最后的結論是，編碼器存在一定的問題，在2號刀位其反饋信號不能被系統(tǒng)識別，導致刀架檢測不到具體位置，需要更換編碼器。
數(shù)控機床故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有機械問題、數(shù)控系統(tǒng)的問題、傳感元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產(chǎn)生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題，還可能使故障范圍進一步擴大。總之，在面對數(shù)控機床故障和維修問題時，首先要防患于未燃，不能在數(shù)控機床出現(xiàn)問題后才去解決問題，要做好日常的維護工作和了解機床本身的結構和工作原理，這樣才能做到有的放矢。
一、數(shù)控機床的基本結構
談起診斷，必須先清楚了解機床的主要結構。我們簡單的將數(shù)控機床分為三部分，即：
CNC、伺服系統(tǒng)和PLC。CNC的作用就相當于人腦，起指揮作用。伺服就相當于人的四肢，是實現(xiàn)功能的，在實現(xiàn)功能的同時，它會進行各種各樣的插補計算，其中有的插補運算，例如FANUC 32i系統(tǒng)，它實行插補運算時是nm級，而輸出時又轉換成μm級輸出，足以說明它的精密。PLC主要實現(xiàn)邏輯操作，用邏輯控制量“1”和“0”這兩種狀態(tài)來控制設備。例如氣動、液壓、潤滑、冷卻、排屑器等裝置。那么這三大部分是如何連接的呢？這就是我們所說的兩條總線，即FSSB(伺服總線)，I/O Link（串行總線）這兩條總線把三大部件連接起來，實現(xiàn)控制運動的功能。
二、數(shù)控機床故障診斷的一般方法
對于數(shù)控機床的故障診斷，一般首先檢查操作方法是否錯誤。在數(shù)控加工過程中，操作是比較繁瑣的，對于初學者尤為重要，有以下幾點必須注意：1.通電后各坐標是否回零，注意數(shù)控銑和數(shù)控車回零的坐標先后是不相同的，有的先回X坐標，有的則先回Z坐標，這要根據(jù)具體的機床而言；2.機床各非急停按鈕是否被按下，正常情況下，非急停按鈕都是在未按下狀態(tài)的；3.機床各坐標是否在極限位置，如果機床在原點附近，回零時，必須先向相反方向移動，到減速區(qū)后再回零。通常這個距離是設定好的。其次是注意觀察故障出現(xiàn)是有規(guī)律的還是偶然的，對于有規(guī)律的故障則是因為機床存在某確定的問題，對于偶然性的故障，則可能是由于連續(xù)線接觸不良、干擾、電源不穩(wěn)定等臨時故障引起的，然后是檢查出現(xiàn)故障是否和周圍環(huán)境有關等等。總之，引起數(shù)控機床故障的原因是多種多樣的，這樣就使得數(shù)控機床的故障具有復雜性和特殊性。具體來講，處理數(shù)控機床故障方法主要有以下幾種：
（1）直觀法。即靠人的感管功能（視、聽、觸、嗅等），借助一些常用工、量具對機床的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和判斷的過程，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板；
?。?）替換法。利用備用模塊或電路板替換有故障疑點的模塊或電路板，觀察故障轉移的情況，這是常用而簡便的故障檢測法；
?。?）自診斷功能法。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，已經(jīng)成為衡量數(shù)控系統(tǒng)特性的重要指標，數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能按診斷的時間先后可以分為啟動自診斷，在線自診斷和離線診斷，一旦發(fā)生異常，便會出現(xiàn)報警信息，但通常顯示的報警都是一種綜合故障的反映，要尋找故障原因，還需進一步排查。
?。?）參數(shù)檢查法。數(shù)控機床的參數(shù)設置是否合理，參數(shù)的變化會直接影響機床的性能，甚至機床不能正常工作，出現(xiàn)故障，參數(shù)通常放在磁滄存儲器或由電池保持的RAM中，一旦外界干擾成電池電壓不足，會使系統(tǒng)參數(shù)丟失或發(fā)生變化引起混亂現(xiàn)象。因此，參數(shù)檢查是一項重要的診斷。
?。?）功能程序測試法。功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數(shù)控系統(tǒng)，故障診斷時運行這個試驗程序，借以檢查機床執(zhí)行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發(fā)生的可能原因。
（6）測量法。測量法類似于對比法，是利用萬用表、鉗形電流表、相序表、示波器、頻譜分析儀等儀器，對故障疑點進行電流、電壓和波形測量，與正常值進行比較，分析故障所在位置。
三、數(shù)控機床的維修
對于數(shù)控機床的維修，重要的是發(fā)現(xiàn)故障。特別是數(shù)控機床的外部故障。有時診斷過程比較復雜，但一旦發(fā)現(xiàn)問題所在，解決起來比較簡單。對外部故障診斷應遵從以下兩條原則：首先要熟練掌握機床的工作原理和動作順序。其次，要會利用PLC梯形圖。NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或機外編程器監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)，一般只要遵從以上原則，小心謹慎，一般的數(shù)控故障都會及時排除。還有些故障不產(chǎn)生故障報警信息，只是動作完不成，這些就要根據(jù)維修經(jīng)驗，機床的工作原理和PLC運行情況來分析判斷了。例如，我們上次在實驗就有這樣一個例子，在數(shù)控車床上，用轉塔來換刀，有一個2刀位始終找不到位置，導致?lián)Q刀不正確，其他刀位均是正常的，在故障排查過程中，發(fā)現(xiàn)PLC的邏輯信號是正常的，然后打開刀架上部的端蓋，轉了一下編碼器，看是不是接觸不良引起的，繼續(xù)進行換刀動作，這次發(fā)現(xiàn)故障消除了，過了一會，這個故障又重現(xiàn)了，最后的結論是，編碼器存在一定的問題，在2號刀位其反饋信號不能被系統(tǒng)識別，導致刀架檢測不到具體位置，需要更換編碼器。
數(shù)控機床故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有機械問題、數(shù)控系統(tǒng)的問題、傳感元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產(chǎn)生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題，還可能使故障范圍進一步擴大。總之，在面對數(shù)控機床故障和維修問題時，首先要防患于未燃，不能在數(shù)控機床出現(xiàn)問題后才去解決問題，要做好日常的維護工作和了解機床本身的結構和工作原理，這樣才能做到有的放矢。
此文關鍵字：淺談,數(shù)控機床,故障,診斷,維修,方法
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