數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)及維修分析

摘要 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維修技術(shù)是目前我國針對于高端機(jī)床生產(chǎn)加工工業(yè)必不可缺的研究課題之一。而鑒于我國當(dāng)前數(shù)控機(jī)床應(yīng)用與發(fā)展的現(xiàn)狀，數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維修問題仍沒有一個被廣泛認(rèn)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，亟待解決。本文就我國數(shù)控系統(tǒng)的診斷技術(shù)及維修問題展開討論與分析。

關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床；數(shù)控系統(tǒng)；故障診斷技術(shù)

中圖分類號 TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0129-02

1 數(shù)控系統(tǒng)的常見故障

1.1 常見故障分類

數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)常見的故障一般具有一定規(guī)律，按照出現(xiàn)的階段不同可分為：初期運(yùn)行階段、正常運(yùn)行階段和衰老階段。初期運(yùn)行階段出現(xiàn)故障的頻率相對較高，且故障頻率曲線明顯呈上升之勢，多為設(shè)計(jì)制作和裝配缺陷造成。正常運(yùn)行階段故障發(fā)生則趨于水平，頻率較低，多為人員操作和維護(hù)不良所致。而衰老階段出現(xiàn)的系統(tǒng)故障出現(xiàn)頻率極大且曲線呈上升趨勢，多為運(yùn)行時間過長、機(jī)件磨損老化所致。數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障問題可按照結(jié)構(gòu)不同分為機(jī)械類與電氣類兩種，按照故障發(fā)生源不同分為機(jī)械故障與控制故障兩種，而究其數(shù)控系統(tǒng)來說可分為軟件故障、硬件故障和干擾故障三種。判定故障的發(fā)生原因在電氣方面還是機(jī)械方面，則需先檢查數(shù)控系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行，“看門狗”預(yù)警系統(tǒng)是否出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象。然后檢查電機(jī)電路和原構(gòu)件組成是否能夠正常運(yùn)行，關(guān)注是否出現(xiàn)間歇或抖動現(xiàn)象和定位不準(zhǔn)等現(xiàn)象。在檢查完畢后如沒有出現(xiàn)以上問題則初步診斷可排除問題源不在電氣方面，進(jìn)而轉(zhuǎn)向機(jī)械故障的檢查環(huán)節(jié)。應(yīng)在保證切斷電機(jī)電源的前提下著重檢查系統(tǒng)傳動環(huán)節(jié)，配合手動打表檢查系統(tǒng)工作狀態(tài)。

1.2 故障分析

數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動系統(tǒng)是與系統(tǒng)電源、電氣及機(jī)械系統(tǒng)聯(lián)系，系統(tǒng)運(yùn)行過程中不斷處于啟動與關(guān)閉狀態(tài)。容易出現(xiàn)故障一般會出現(xiàn)系統(tǒng)癱壞、加工工件面表不達(dá)標(biāo)和保險(xiǎn)燒斷等問題，系統(tǒng)癱壞問題是因?yàn)殡妷翰环€(wěn)導(dǎo)致電壓波動過大或電壓沖擊所致。而加工工件面表不達(dá)標(biāo)的問題則是由于生產(chǎn)過程伺服驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)整不合理導(dǎo)致走圓弧補(bǔ)軸換向出現(xiàn)凸臺，電機(jī)爬行低速或振動情況所致。燒斷保險(xiǎn)是以機(jī)械系統(tǒng)超載負(fù)荷導(dǎo)致電機(jī)溫度過高燒斷保險(xiǎn)；電源故障：電源失去效用造成的結(jié)果是整個系統(tǒng)癱瘓，根本原因在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的不足，而我國大部分地區(qū)的供電都存在電壓不穩(wěn)定、品質(zhì)差等問題，再有人為操作的原因都是造成電源故障的重要原因；內(nèi)部器件邏輯故障：數(shù)控系統(tǒng)主以系統(tǒng)內(nèi)部器件的邏輯處理模式作為控制的核心，通常以PLC核心技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部器件與外界采集的信息接觸甚多，執(zhí)行元構(gòu)件出現(xiàn)故障的可能性就相對較大。

2 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的診斷技術(shù)

2.1 數(shù)控系統(tǒng)故障診斷技術(shù)

數(shù)控系統(tǒng)的診斷與維修概念，不能僅僅局限于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，如何能夠排除故障和及時修復(fù)，使數(shù)控系統(tǒng)盡早投入使用，還應(yīng)包括正確使用和日常保養(yǎng)等。正確操作和使用數(shù)控系統(tǒng)的步驟是數(shù)控系統(tǒng)通電前的檢查和數(shù)控系統(tǒng)通電后的檢查兩個階段。數(shù)控系統(tǒng)通電前的檢查內(nèi)容包括：檢查CNC裝置內(nèi)的各個印刷線路板是否緊固，各個插頭有無松動；認(rèn)真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機(jī)提供的連接手冊的規(guī)定，正確而可靠地連接；交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規(guī)定的要求；確認(rèn)CNC裝置內(nèi)的各種硬件設(shè)定是否符合CNC裝置的要求。只有經(jīng)過上述檢查，CNC裝置才能投入通電運(yùn)行。數(shù)控系統(tǒng)通電后的檢查的內(nèi)容則包括：首先要檢查數(shù)控裝置中各個風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)；確認(rèn)各個印刷線路或模塊上的直流電源是否正常，是否在允許的波動范圍之內(nèi)；進(jìn)一步確認(rèn)CNC裝置的各種參數(shù)；當(dāng)數(shù)控裝置與機(jī)床聯(lián)機(jī)通電時，應(yīng)在接通電源的同時，作為按壓緊急停止按鈕的準(zhǔn)備，以備出現(xiàn)緊急情況時隨時切斷電源；用手動以低速給移動各個軸，觀察機(jī)床移動方向的顯示是否正確；進(jìn)行幾次返回機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)的動作，用來檢查數(shù)控機(jī)床是否有返回基準(zhǔn)點(diǎn)功能，以及每次返回基準(zhǔn)點(diǎn)的位置是否完全一致；CNC裝置的功能測試等等。

2.2 診斷程序法維修技術(shù)

很多數(shù)控系統(tǒng)都具有程序單步執(zhí)行功能，這個功能是在調(diào)試加工程序時使用的。當(dāng)執(zhí)行加工程序出現(xiàn)故障時，采用單步執(zhí)行程序可快速確認(rèn)故障點(diǎn)，從而排除故障。本文就以常用的診斷程序法進(jìn)行分析討論。

所謂診斷程序就是對數(shù)控機(jī)床各部分包括數(shù)控系統(tǒng)本身進(jìn)行狀態(tài)或故障檢測的軟件，當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時，可利用該程序診斷出故障源所在范圍或具體位置。診斷程序一般分為三套，即啟動診斷、在線診斷或稱后臺診斷和離線診斷。啟動診斷指從每次通電開始至進(jìn)入正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)止，CNC內(nèi)部診斷程序自動執(zhí)行的診斷，一般情況下數(shù)秒之內(nèi)即告完成，其目的是確認(rèn)系統(tǒng)的主要硬件可否正常工作。主要檢查的硬件包括：CPU、存儲器、I/O單元等印刷板或模塊；CRT/MDI單元、閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外設(shè)。若被檢測內(nèi)容正常，則CRT顯示表明系統(tǒng)已進(jìn)入正常運(yùn)行的基本畫面（一般是位置顯示畫面）。否則，將顯示報(bào)警信息。在線診斷是指在系統(tǒng)通過啟動診斷進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后由內(nèi)部診斷程序?qū)NC及與之相連接的外設(shè)、各伺服單元和伺服電機(jī)等進(jìn)行的自動檢測和診斷。只要系統(tǒng)不斷電，在線診斷也就不會停止，在線診斷的診斷范圍大，顯示信息的內(nèi)容也很多。一臺帶有刀庫和臺板轉(zhuǎn)換的加工中心報(bào)警內(nèi)容有五六百條。離線診斷是利用專用的檢測診斷程序進(jìn)行的旨在最終查明故障原因，精確確定故障部位的高層次診斷，離線診斷的程序存儲及使用方法一般不相同。離線診斷是數(shù)控機(jī)床故障診斷的一個非常重要的手段，它能夠較準(zhǔn)確地診斷出故障源的具體位置，而許多故障靠傳統(tǒng)的方法是不易進(jìn)行診斷的。需要注意的是，有些廠商不向用戶提供離線診斷程序，有些則作為選擇訂貨內(nèi)容。在機(jī)床的考察、訂貨時要注意到這一點(diǎn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及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)。其中最引人注目的是“自修復(fù)”、“專家診斷系統(tǒng)”和通信診斷系統(tǒng)，這些新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，無疑會給數(shù)控

維修特別是故障診斷提供更有效的方法與手段。

3 結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床作為一種比較高效的自動化機(jī)床，其主要綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、伺服驅(qū)動和精密測量等各項(xiàng)新型的技術(shù)研究成果。作為一門具有經(jīng)濟(jì)性能好、生產(chǎn)效益高等特點(diǎn)的新興工業(yè)控制技術(shù)，為保障數(shù)控機(jī)床能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行作業(yè)，應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)工作和注重研究對出現(xiàn)故障的排除辦法，從而發(fā)揮數(shù)控機(jī)床更大的能用效益。

參考文獻(xiàn)

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