閆振

【摘 要】隨著數(shù)控機床的增多，企業(yè)急需掌握數(shù)控機床保養(yǎng)與檢修技術(shù)的技術(shù)人員。數(shù)控機床的檢修技術(shù)人員急切希望提高自己的技術(shù)水平，以適應(yīng)數(shù)控機床保養(yǎng)和檢修工作的需要。我國目前常用的數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，所有數(shù)控系統(tǒng)，由于數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在本質(zhì)上是類似的，因此對不同類型數(shù)控機床故障的診斷思路和檢修方法也是類似的。掌握一種數(shù)控機床檢修技術(shù)，可采用類比的方法，對其他類型數(shù)控機床進行檢修。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床；故障診斷；故障檢測

數(shù)控機床是現(xiàn)代化企業(yè)進行生產(chǎn)的一種重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是完成生產(chǎn)過程的重要技術(shù)手段。數(shù)控機床作為一種高度機電一體化設(shè)備，涵蓋了機械、電氣、液壓和氣動等多種設(shè)備的共同特點，因此故障的出現(xiàn)在所難免。但數(shù)控機床的故障診斷和檢測主要側(cè)重于電子系統(tǒng)、機械、液壓氣動和光學(xué)裝置的結(jié)合上，數(shù)控機床的故障率隨時間變化的規(guī)律可以用類似于浴盆曲線圖表示，故障發(fā)生頻率分為3個階段。分別是早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。早期故障主要集中在機械部分和電氣液壓部分，原因主要是由于機床出廠前磨合期較短，運動部件間間隙較大，元件性能良莠不齊等。偶發(fā)故障期是當(dāng)機床經(jīng)過磨合故障相對穩(wěn)定的發(fā)生在一些元器件上的時期，故障原因主要是使用中的一些偶然因素造成的。耗損故障期主要是指數(shù)控機床使用的后期機床零部件及電子元器件疲勞磨損和老化等造成的故障時期。對以上三個時期的故障要進行準確的診斷和細致的檢測，才能保證數(shù)控機床使用壽命的延長，降低故障的出現(xiàn)幾率。下面就數(shù)控機床的常見故障診斷做進一步說明。

1）實用診斷

（1）詢問

就像醫(yī)生給病人看病一樣，要先詢問患者癥狀。數(shù)控機床不能向人一樣主動回答問題，但是使用機床的操作人員可以給出相應(yīng)的答復(fù)。詢問過程主要是弄清故障是突發(fā)的還是漸發(fā)的，機床使用時有哪些異?，F(xiàn)象；通過對比故障前后工件加工的精度和表面粗糙度，以便分析故障產(chǎn)生原因；傳動系統(tǒng)是否正常，切削是否均勻，背吃刀量和進給量是否減小等；潤滑油用量是否適當(dāng)。

（2）觀察

數(shù)控機床出現(xiàn)故障一般可以通過觀察就能大致判斷故障發(fā)生的原因。觀察主要是一看轉(zhuǎn)速，二看顏色、三看傷痕、四看工件，五看變形。轉(zhuǎn)速的變化反應(yīng)傳動系統(tǒng)故障，顏色的變化反應(yīng)油箱中潤滑油失效，傷痕反應(yīng)機床零部件發(fā)生過碰撞，工件的變化反應(yīng)機床傳動件的間隙或松動，變形主要是看機床滾珠絲杠是否由于撞擊產(chǎn)生變形。

（3）觸摸

數(shù)控機床發(fā)生故障時可以通過對機床觸摸進行判斷，具體步驟是看摸升溫，摸振動，摸波紋，摸松緊，在觸摸的過程中人的手指可以靈敏的感覺到機床床身的溫度異常變化，并且能夠感覺到機床的振動及爬行。從而準確的判斷出故障的具體發(fā)生位置和發(fā)生原因。

（4）嗅取

數(shù)控機床在使用中由于劇烈摩擦或電氣元件絕緣破損短路，使附著的油脂或其他可燃物質(zhì)發(fā)生氧化蒸發(fā)或燃燒產(chǎn)生煙氣、焦糊等異味，可以通過嗅取空氣中的氣味來判斷機床故障的產(chǎn)生部位。

2）故障自診斷

（1）開機自診斷

數(shù)控機床在通電后，系統(tǒng)內(nèi)部自診斷軟件會自動對系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進行檢測，并將檢測結(jié)果顯示在CRT上，通過對報警故障代碼的分析研判，可以準確的定位到相應(yīng)的電氣控制模塊從而找出故障原因并加以排除。

（2）運行自診斷

運行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時，運行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進行的自動測試和檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障代碼。現(xiàn)在的數(shù)控機床自診斷功能，不僅能在CRT上顯示故障報警信息，而且還能以多頁的“診斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)”的形式為用戶提供各種機床狀態(tài)信息。包括CNC系統(tǒng)與機床之間的接口輸入/輸出信號狀態(tài)，CNC與PLC之間輸入/輸出信號狀態(tài)，PLC與機床間輸入/輸出信號狀態(tài)以及各坐標軸位置的偏差值和刀具距機床參考點的距離數(shù)據(jù)。

（3）脫機診斷

早期的數(shù)控機床當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要停機使用專用的診斷紙帶對系統(tǒng)進行脫機診斷，診斷過程中要先將診斷程序讀入數(shù)控裝置的RAM中，系統(tǒng)中的計算機運行診斷程序，對診斷部位進行測試，從而判定故障，這種診斷僅適用于早期的數(shù)控機床故障檢測，而且該種診斷要在系統(tǒng)的RAM中輸入診斷程序，運行診斷程序時，一般會沖掉原先存放在RAM中的系統(tǒng)程序、數(shù)據(jù)以及零件加工程序。因此脫機診斷存在諸多弊端。

數(shù)控機床發(fā)生的故障現(xiàn)象盡管比較繁多，但大體發(fā)生在機械部分、機床電氣部分和強電控制部分、進給伺服系統(tǒng)部分，主軸伺服系統(tǒng)部分以及數(shù)控系統(tǒng)部分。因此數(shù)控機床一旦發(fā)生故障，常見的故障檢測方法有下面幾種。

1）功能程序測試法

功能程序測試法將所修數(shù)控系統(tǒng)G、M、S、T、F功能的全部使用指令編成一個測試程序，并制成控制介質(zhì)，在故障診斷時運行這個程序，快速判定哪個功能指令不良或喪失。功能程序測試法適用于機床加工造成廢品而一時無法確定是編程問題還是數(shù)控系統(tǒng)故障的情況，同時也適用于長時間閑置的數(shù)控機床在投入使用前進行檢修。

2）參數(shù)檢查法

數(shù)控機床參數(shù)通常存放在由電池保持供電的RAM中，一旦電池電量不足，系統(tǒng)長時間不通電或外部干擾都會使參數(shù)丟失或混亂。因此長時間閑置、無故出現(xiàn)異?；蛴泄收铣霈F(xiàn)不報警時，就可以應(yīng)用參數(shù)檢查法對機床相關(guān)數(shù)據(jù)進行檢測。

3）同型對調(diào)法

數(shù)控機床作為量產(chǎn)的機械產(chǎn)品，可以將型號完全一樣的正常機床上的電路板、模塊、集成電路和其他電器元件進行逐一拆卸并安裝到發(fā)生故障的機床上進行測試，當(dāng)故障機床可以正常使用時則可以快速判定出故障機床上相關(guān)問題部件，從而做到準確排除，但這種方法的局限性較大，而且僅適用于CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。

4）單段程序執(zhí)行法

數(shù)控機床上都具備程序單段執(zhí)行功能，此功能常用于調(diào)試加工程序。當(dāng)加工程序在自動執(zhí)行過程中發(fā)生故障報警時，可以采取單段執(zhí)行，逐步執(zhí)行加工程序，并找出造成故障報警的那段程序并加以修改，從而順利排除故障。

5）備板調(diào)換法

數(shù)控機床系統(tǒng)自診斷功能有時可以將故障定位到相關(guān)電路板上，因此調(diào)換備板有時可以解決故障報警，但是由于備板更換的操作要求較高，一般維修人員很難達到裝配精度，而且備板安裝到位后還要進行系統(tǒng)存儲初始化，數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置也是一項不小的工作量。因此此種方法使用時對維修人員水平要求較高。

6）隔離故障法

當(dāng)數(shù)控機床出現(xiàn)的故障一時無法判斷是數(shù)控部分還是伺服系統(tǒng)或者是機械部分時，可以采取隔離故障法。即將機床大概判明故障出現(xiàn)的部分進行隔離，然后調(diào)試其他功能，如果其他功能一切正常，則說明故障發(fā)生在隔離部分。

7）可編程控制器檢查法

數(shù)控機床發(fā)生故障時可以利用可編程控制器的狀態(tài)信息診斷故障，利用該功能，可以直接在線檢查并觀察PLC的輸入和輸出的瞬時狀態(tài)。PLC檢查故障的原理就是通過運行PLC梯形圖，發(fā)現(xiàn)問題并加以分析。提高故障診斷的速度和準確性。

8）故障原理分析法

運用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀器對被測點進行測量，并把結(jié)果于正常結(jié)果進行分析對比，縮小故障范圍，直至找出故障。

隨著計算機和通信技術(shù)的快速發(fā)展，目前的大多數(shù)數(shù)控機床系統(tǒng)都支持通過網(wǎng)絡(luò)的連接。因此，數(shù)控機床的遠程監(jiān)控和診斷是發(fā)展的必然趨勢，在車間設(shè)置一臺診斷服務(wù)器?？梢詫崿F(xiàn)遠程診斷中心進行診斷，這個過程中，數(shù)控機床、設(shè)備診斷服務(wù)器、遠程診斷中心通過通信線路進行信息交互，從而可以以最快的速度對數(shù)控機床的故障進行定位，并通過網(wǎng)絡(luò)實時調(diào)出排除故障的相關(guān)方法，從而減少停機時間，還可以減少設(shè)備維修費用。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：湯靜]