數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

賈偉廣

（西華大學(xué)，四川成都610039）

隨著數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來巨大的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的領(lǐng)頭軍。數(shù)控機(jī)床是一種典型而復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，種類繁多，形式多樣，通常是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動等于一體的加工設(shè)備，其中任何一部分出現(xiàn)故障，都可能使機(jī)床停機(jī)，從而造成生產(chǎn)停頓，給企業(yè)的正常生產(chǎn)帶來較大的影響。因此，提高數(shù)控機(jī)床維修人員的素質(zhì)和能力，就顯得十分重要。本文介紹了數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的一些原則和常用方法。

1 故障診斷的一般原則

數(shù)控機(jī)床主要由主機(jī)CNC裝置、PMC可編程控制器、主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給伺服驅(qū)動單元、顯示裝置、操作面板、輔助控制裝置、通信裝置等組成。故障原因不外乎是操作錯誤、參數(shù)錯誤、外界環(huán)境及電源造成的故障、線路故障、器件損壞等。

通常的故障診斷原則有：

（1）先靜后動。先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)下，通過觀察測量，分析確定為非破壞性故障后，方可給機(jī)床送電。在工作狀態(tài)下，進(jìn)行動態(tài)的的觀察、檢驗和測試，查找故障點(diǎn)。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可送電。

（2）先機(jī)后電。一般來說，機(jī)械故障較易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷難度較大，先排除機(jī)械性故障，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。

（3）先外后內(nèi)。根據(jù)機(jī)床故障原因調(diào)查統(tǒng)計，80%以上來自于外部原因，只有不到20%是內(nèi)部原因引起的。因此維修人員應(yīng)由外向內(nèi)進(jìn)行排查，盡量避免隨意啟封、拆卸，否則可能會擴(kuò)大故障，使機(jī)床精度減弱，降低性能。

（4）先簡后繁。當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。如果是功能性的故障，就應(yīng)先從執(zhí)行元件入手，看看氣缸、電磁閥、電機(jī)、接觸器等，是否存在卡滯等性能下降現(xiàn)象；然后是傳感器、行程開關(guān)等輸入信號元件；再次是電氣接頭、插件、活動的電線電纜等部位。這些外部元件受環(huán)境因素影響較大，比如磕碰、腐蝕、積塵等。還有元件本身的潤滑不良和機(jī)械磨損等原因，都決定了它們常是故障的根源。通常，簡單問題解決后，難度大的問題也就變得容易了。

2 故障診斷與維修的常用方法

2.1 常規(guī)檢測法

是通過觀察或借助簡單的工具確定機(jī)床故障的方法。這種方法應(yīng)先弄清楚故障的癥狀，有何特征及伴隨情況，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷電路板。它可以簡單地歸納為4個字：“問，看，嗅，摸”。問，就是調(diào)查情況，在診斷故障前，修理人員詢問操作手故障發(fā)生前的機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)情況，產(chǎn)生在哪道程序及時間，操作方式是否得當(dāng)?shù)?；看，就是觀察，仔細(xì)檢查有無保險絲燒斷，元器件有無燒焦或開裂等情況；嗅，就是從機(jī)床散發(fā)出的某些特殊氣味來判斷，如某些元件燒焦的氣味；摸，就是用手觸試可能產(chǎn)生故障的溫度、振動情況，以及元器件有無松動等。

2.2 測量比較診斷法

數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家為了調(diào)整、維修機(jī)床的便利，在印刷電路板上往往設(shè)計了多個檢測用的端子。用戶也可利用這些端子，將懷疑有故障的印刷電路板同正常電路板進(jìn)行比較。通過測量這些端子的電壓與波形，可以分析故障的具體部位與原因。維修人員如果能在機(jī)床正常狀態(tài)時，留心記錄這些印刷電路板的測量端子，或一些關(guān)鍵部位的電壓值和波形，在機(jī)床出現(xiàn)故障時，查找故障部位及原因?qū)臃奖恪?/p>

2.3 自診斷法

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，借助系統(tǒng)的診斷功能，可以迅速、準(zhǔn)確地查明原因，并確定故障部位。因此，對維修人員來說，熟悉系統(tǒng)的自診斷功能是十分重要。包括開機(jī)自診斷和運(yùn)行自診斷。開機(jī)自診斷，就是數(shù)控系統(tǒng)通電后，系統(tǒng)自診斷軟件會對系統(tǒng)最關(guān)鍵的硬件和控制軟件檢查，如CPU、RAM、ROM等芯片，I／O口及監(jiān)控軟件。如果正常，將進(jìn)人正常操作界面，如檢測不通過，即在液晶上顯示報警信息或報警號，指出哪個部分發(fā)生了故障，將故障原因定位在一定的范圍內(nèi)，然后通過維修手冊找出造成故障的真正原因，根據(jù)書上的說明進(jìn)行排除；運(yùn)行自診斷，是數(shù)控系統(tǒng)正常時，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序?qū)ο到y(tǒng)本身，位置伺服單元以及數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動測試，并顯示有關(guān)信息和故障信號。只要系統(tǒng)不斷電，這種診斷將會反復(fù)進(jìn)行下去，不會停止。診斷信息包括CNC與機(jī)床之間的I／O接口，CNC內(nèi)部各存儲器的信息，伺服系統(tǒng)的狀態(tài)信息，MDI面板操作面板的狀態(tài)信息等。

2.4 局部升溫法

數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過長期運(yùn)行，元器件均要老化，性能變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時，出現(xiàn)的故障會變得時有時無。這時可用熱吹風(fēng)機(jī)或電烙鐵等，來局部升溫被懷疑的元件，加速其老化以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法時一定要注意元器件的參數(shù)，不要將原來好的元器件烤壞。

2.5 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)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個測試程序，借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因。

3 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及CNC技術(shù)的成熟與完善，更高層次的診斷技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，如自修復(fù)系統(tǒng)、通信診斷系統(tǒng)等等，這些新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，將給數(shù)控機(jī)床故障診斷提供有效的方法和手段。盡管如此，鑒于數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本身的種類繁多，功能各異，不可能找出一種適合所有各種數(shù)控機(jī)床、各類故障的通用診斷方法。因此，在實際應(yīng)用中，要對上述診斷方法綜合運(yùn)用，才能保證獲得正確的診斷結(jié)果。

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