數(shù)控機床常見故障分析及維護方法

王福全

摘要:目前,數(shù)控機床的應(yīng)用越來越廣泛,其加工柔性好,精度高,生產(chǎn)效率高,具有很多的優(yōu)點。但由于技術(shù)越來越先進、復(fù)雜,對維修人員的要求很高,要求他們具有較深的專業(yè)知識和豐富的維修經(jīng)驗,在數(shù)控機床出現(xiàn)故障時才能及時排除。本文闡述了數(shù)控機床的幾種常見故障分析方法,與數(shù)控機床的維護方法。

關(guān)鍵詞:數(shù)控機床;故障分析

1 數(shù)控機床常見故障及其分類

1.1 按故障的性質(zhì)分類

①確定性故障確定性故障是指控制系統(tǒng)主機中的硬件損壞或只要滿足一定的條件,數(shù)控機床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象在數(shù)控機床上最為常見,但由于它具有一定的規(guī)律,因此也給維修帶來了方便確定性故障具有不可恢復(fù)性,故障一旦發(fā)生,如不對其進行維修處理,機床不會自動恢復(fù)正常.但只要找出發(fā)生故障的根本原因,維修完成后機床立即可以恢復(fù)正常。正確的使用與精心維護是杜絕或避免故障發(fā)生的重要措施。②隨機性故障隨機性故障是指數(shù)控機床在工作過程中偶然發(fā)生的故障此類故障的發(fā)生原因較隱蔽,很難找出其規(guī)律性,故常稱之為“軟故障”,隨機性故障的原因分析與故障診斷比較困難,一般而言,故障的發(fā)生往往與部件的安裝質(zhì)量、參數(shù)的設(shè)定、元器件的品質(zhì)、軟件設(shè)計不完善、工作環(huán)境的影響等諸多因素有關(guān).隨機性故障有可恢復(fù)性,故障發(fā)生后,通過重新開機等措施,機床通?？苫謴?fù)正常,但在運行過程中,又可能發(fā)生同樣的故障。

加強數(shù)控系統(tǒng)的維護檢查,確保電氣箱的密封,可靠的安裝、連接,正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發(fā)生的重要措施。

1.2 按故障產(chǎn)生的原因分類

①數(shù)控機床自身故障這類故障的發(fā)生是由于數(shù)控機床自身的原因所引起的,與外部使用環(huán)境條件無關(guān),數(shù)控機床所發(fā)生的極大多數(shù)故障均屬此類故障。②數(shù)控機床外部故障這類故障是由于外部原因所造成的。供電電壓過低、過高,波動過大:電源相序不正確或三相輸入電壓的不平衡;環(huán)境溫度過高:有害氣體、潮氣、粉塵授入:外來振動和干擾等都是引起故障的原因。

除上述常見故障分類方法外,還有其他多種不同的分類方法。

2 故障分析的基本方法

故障分析是進行數(shù)控機修的第一步,通過故降分析,一方面可以迅速查明故障原因,排除故障;同時也可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴大的作用。數(shù)控機床的故陣分析主要方法有以下幾種:

2.1 常規(guī)分析法

常規(guī)分析法是對數(shù)控機床的機、電、液等部分進行的常規(guī)檢查,以此來判斷故障發(fā)生的原因的一種方法。在數(shù)控機床上.常規(guī)分析法通常包括以下內(nèi)容:

①檢查電滾的規(guī)格(包括電壓、栩率、相序、容量等)是否符合要求。②檢查CNC、伺服馭動、主軸馭動、電動機、愉人/輸出信號的連接是否正確、可靠。③查CNC、伺服馭動等裝!內(nèi)的印刷電路板是否安裝牢固,接播部位是否有松動。④查CNC伺服馭動、主軸馭動等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確。⑤查液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求。⑥查電氣元件、機械部件是否有明顯的損壞,等等。

2.2 動作分析法

動作分析法是通過觀察、監(jiān)視機床實際動作,判定動作不良部位,并由此來追溯故障根源的一種方法。

一般來說,數(shù)控機床采用液壓、氣動控制的部位,如:自動換刀裝置、交換工作臺裝置、夾具與傳輸裝置等均可以通過動作診斷來判定故障原因。

2.3 狀態(tài)分析法

狀態(tài)分析法是通過監(jiān)測執(zhí)行元件的工作狀態(tài),判定故障原因的一種方法.這一方法在數(shù)控機床維修過程中使用最廣。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中,伺服進給系統(tǒng)、主軸馭動系統(tǒng)、電源模塊等部件的主要參數(shù)都可以進行動態(tài)、靜態(tài)檢側(cè).這些參數(shù)包括:輸入/輸出電壓,輸入/輸出電流,給定/實際轉(zhuǎn)速、位置,實際的負載的情況等。此外,數(shù)控系統(tǒng)全部輸入/輸出信號包括內(nèi)部繼電器、定時器等的狀態(tài),亦可以通過數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)予以檢查。

通過狀態(tài)分析法,可以在無儀器、設(shè)備的悄況下,根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài),迅速找到故障的原因,在數(shù)控機床維修過程中使用最廣.維修人員必須熟練掌握。

2.4 操作、編程分析法

操作、編程分析法是通過某些特殊的操作或編制專門的側(cè)試程序段,確認故障原因的一種方法。如通過手動單步執(zhí)行自動換刀、自動女換工作臺動作,執(zhí)行單一功能的加工指令等方法進行動作與功能的檢側(cè)。通過這種方法,可以具體判定故障發(fā)生的原因與部件.檢查程序編制的正確性。

2.5 系統(tǒng)自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)的自診斷是利用系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序或?qū)Ｓ玫脑\斷軟件,對系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵硬件以及系統(tǒng)的控制軟件進行自我診斷、側(cè)試的診斷方法。它主要包括開機自診斷、在線監(jiān)控與脫機側(cè)試這三個方面內(nèi)容。

3 數(shù)控機床的維護

存儲器用電池要定期檢查和更換。通常數(shù)控系統(tǒng)中部分CMOS存儲器中的存儲內(nèi)容在斷電時靠電池供電保持,一般采用鏗電池或可充電鎳福電池。當(dāng)電池電壓下降到一定值就會造成參數(shù)丟失,因此要定期檢查電池,及時更換。更換電池時一般要在數(shù)控系統(tǒng)通電狀態(tài)下進行,以免造成參數(shù)丟失。

防止數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動單元過熱。由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高,因此對溫度控制較嚴,一般數(shù)控機床都要求環(huán)境溫度為20℃左右,同時機床本身也有較好的散熱通風(fēng)系統(tǒng),在保證環(huán)境溫度的同時,也應(yīng)保證機床散熱系統(tǒng)的正常工作。要定期檢查電氣柜各冷卻風(fēng)扇的工作狀態(tài),應(yīng)根據(jù)車間環(huán)境狀況每半年或一季度檢查清掃一次。數(shù)控及驅(qū)動裝置過熱往往會引起許多故障,如控制系統(tǒng)失常,工作不穩(wěn)定,嚴重的還能造成模塊燒壞。

監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓。通常數(shù)控系統(tǒng)允許的電網(wǎng)電壓波動范圍在85%～110%,如果超出此范圍,輕則數(shù)控系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,重則造成重要的電子元器件損壞。因此要經(jīng)常注意電網(wǎng)電壓的波動,對于電網(wǎng)質(zhì)量比較惡劣的地區(qū),應(yīng)及時配置合適的穩(wěn)壓電源,可降低故障。

機床要求有良好的接地?，F(xiàn)在有很多企業(yè)仍在使用三相四線制,機床零地共接。這樣往往會給機床帶來諸多隱患。有些數(shù)控系統(tǒng)對地線要求很嚴格。如德國DMU公司生產(chǎn)的五軸聯(lián)動加工中心,由于沒有使用單獨接地線,多次造成機床誤動作甚至燒毀了一套驅(qū)動系統(tǒng)。因此,為了增強數(shù)控系統(tǒng)的抗干擾能力最好使用單獨的接地線。

機床潤滑部位的定期檢查。為了保證機械部件的正常轉(zhuǎn)動,一定要按照機床使用說明書上規(guī)定的內(nèi)容對各潤滑部位定期檢查,定期潤滑。

定期清洗液壓系統(tǒng)中的過濾器。過濾器如果堵塞,往往會引起故障。如液壓系統(tǒng)中的壓力傳感器、流量傳感器信號不正常,導(dǎo)致機床報警。有些油缸帶動的執(zhí)行機構(gòu)動作緩慢,導(dǎo)致超時報警或執(zhí)行機構(gòu)動作不到位等情況。

定期檢查氣源情況。數(shù)控設(shè)備基本上都要使用壓縮空氣,用來清潔光柵尺、吹掃主軸及刀具,油霧潤滑以及用氣缸帶動一些機械部件傳動等。要求氣源達到一定的壓力并且要經(jīng)過干燥和過濾。如果氣源濕度較大或氣管中有雜質(zhì),會對光柵尺造成極大的影響甚至?xí)p壞光柵尺。同時油霧潤滑中的氣源中如含有水和雜質(zhì)會直接影響潤滑,尤其是高精度高轉(zhuǎn)速的主軸。

液壓油和冷卻液要定期更換。由于液壓系統(tǒng)是封閉網(wǎng)路,液壓油使用一定時間后,油質(zhì)會有所改變,影響液壓系統(tǒng)的正常工作。因此必須按規(guī)定定期更換。

定期檢查機床精度。機床使用一段時間后,其精度肯定有所下降,甚至有可能出廢品。通過對機床幾何精度的檢測,有可能發(fā)現(xiàn)機床的某些隱患,如某些部件松動等。用激光干涉儀對位置精度定期檢測,如發(fā)現(xiàn)精度有所下降,可通過數(shù)控系統(tǒng)的補償功能對位置精度進行補償,恢復(fù)機床精度,提高效率。

定期檢查和更換直流電動機電刷。一些老數(shù)控機床上使用的大部分是直流電動機,其電刷的過度磨損會影響其性能。必須定期檢查電刷。數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等應(yīng)每年檢查一次,頻繁加速機床(如沖床等)應(yīng)每兩個月檢查一次。

要注意電控柜的防塵和密封。車間內(nèi)空氣中飄浮著灰塵和金屬粉末,電控柜如果防塵措施不好,金屬粉末很容易積聚在電路板上,使電器元件間絕緣電阻下降,從而出現(xiàn)故障甚至使元件損壞。這一點對于電火花加工設(shè)備和火焰切割設(shè)備尤為重要。另外有些車間衛(wèi)生較差,如果電控柜密封不好,會經(jīng)常出現(xiàn)老鼠鉆進電控柜內(nèi)咬斷控制線,甚至將車間內(nèi)肥皂、水果皮等帶到線路板上,這樣不僅會造成元器件損壞,嚴重的會使數(shù)控系統(tǒng)完全不能工作,這一點應(yīng)引起足夠重視。

參考文獻

[1]韓鴻蠻,榮維芝.數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)與維修[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.

[2]于仲裕.數(shù)控機床維修技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.