數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修方法探析

摘要：本文總結(jié)了數(shù)控機(jī)床維修的基本原則及數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法，維修人員通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用可以提高維修效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 故障診斷 故障維修

動(dòng)化的機(jī)床是信息技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，代表了現(xiàn)代基礎(chǔ)機(jī)械的技術(shù)水平與發(fā)展趨勢(shì)；是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要手段，它的廣泛普及對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，乃至對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的提高都起著巨大的推動(dòng)作用。一旦數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障、停機(jī)必將給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)巨大的損失。為了將損失降到最低，要求數(shù)控機(jī)床維修人員在故障發(fā)生后要沉著冷靜，對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面分析，判斷故障發(fā)生部位，采取相應(yīng)方法及時(shí)排除故障。現(xiàn)將故障診斷及維修的通用流程總結(jié)如下：

一、數(shù)控機(jī)床維修的基本原則

維修數(shù)控機(jī)床一般情況下首先要遵循一些基本原則，這樣往往會(huì)思路清晰，有事半功倍的效果。

1.先動(dòng)腦后動(dòng)手。對(duì)于有故障的數(shù)控機(jī)床，不應(yīng)急于動(dòng)手，應(yīng)先查清產(chǎn)生故障的前后經(jīng)過(guò)及故障現(xiàn)象。對(duì)于生疏的設(shè)備還應(yīng)先熟悉電路原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遵守相應(yīng)規(guī)則。拆卸前要充分熟悉每個(gè)部件的功能、位置、連接方式以及與周?chē)渌骷年P(guān)系，在沒(méi)有組裝圖的情況下，應(yīng)一邊拆卸，一邊畫(huà)草圖，并做好標(biāo)記。

2.先外部后內(nèi)部。應(yīng)先檢查設(shè)備有無(wú)明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對(duì)機(jī)內(nèi)進(jìn)行檢查。拆前應(yīng)排除周邊的故障因素，確定為機(jī)內(nèi)故障后才能拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度，降低性能。

3.先機(jī)械后電氣。在確定機(jī)械零件無(wú)故障后，再進(jìn)行電氣方面的檢查。檢查電路故障時(shí)，應(yīng)利用檢測(cè)儀器尋找故障部位，確認(rèn)無(wú)接觸不良故障后，再有針對(duì)性地查看線(xiàn)路與機(jī)械的運(yùn)作關(guān)系，以免誤判。

4.先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)。先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)處于調(diào)試階段或剛維修后的數(shù)控機(jī)床檢查是否按照接口說(shuō)明書(shū)的設(shè)計(jì)來(lái)安裝電纜插件及電纜與模塊接插件是否牢固；線(xiàn)路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無(wú)變形等。長(zhǎng)期閑置或缺少維護(hù)的老設(shè)備會(huì)因?yàn)殡娎|的疲勞破損、接線(xiàn)點(diǎn)的氧化與腐蝕而造成信號(hào)傳遞中斷等不明顯故障。

5.先清潔后維修。對(duì)污染較重的數(shù)控設(shè)備，先對(duì)其按鈕、接線(xiàn)點(diǎn)、接觸點(diǎn)進(jìn)行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導(dǎo)電塵塊引起的，一經(jīng)清潔故障往往會(huì)排除。

6.先電源后設(shè)備。電源部分的故障率在整個(gè)故障設(shè)備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

7.先排患后更換。先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認(rèn)外圍設(shè)備電路正常時(shí)，再考慮更換損壞的電氣部件。

二、故障診斷維修的一般流程

1.充分調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)。如同醫(yī)生看病一樣，數(shù)控機(jī)床的故障診斷首先也要問(wèn)診。向數(shù)控機(jī)床操作者充分了解以下幾個(gè)內(nèi)容：1）機(jī)床在什么情況下出現(xiàn)的故障。2）故障產(chǎn)生時(shí)有什么外觀現(xiàn)象。3）故障產(chǎn)生后操作者采取了哪些措施。

2.建立故障樹(shù)。首先分析數(shù)控機(jī)床的故障，再將導(dǎo)致故障產(chǎn)生的諸多因素，如主機(jī)、人為、CNC、環(huán)境、元器件因素等，用適當(dāng)?shù)姆?hào)表示，用邏輯符號(hào)將它們與故障連接起來(lái)。然后，逐級(jí)展開(kāi)故障發(fā)生的原因，把故障產(chǎn)生的原因分析出來(lái)，構(gòu)成一顆故障樹(shù)。當(dāng)機(jī)床故障產(chǎn)生后，通過(guò)主干、支干逐級(jí)分析法來(lái)尋找故障產(chǎn)生的原因。

3.排列可能引起故障的諸多因素。故障樹(shù)建立起來(lái)后，為找出產(chǎn)生故障的原因提供了一個(gè)可尋范圍，在這個(gè)前提下就可排列出產(chǎn)生故障的諸多因素。數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生同一故障現(xiàn)象的原因可能是多種多樣的：有CNC系統(tǒng)的原因、有機(jī)械的原因、機(jī)床電氣系統(tǒng)的原因等。因此，在分析故障時(shí)要把有關(guān)的因素都羅列出來(lái)，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。

4.確定故障產(chǎn)生的原因。利用機(jī)床的技術(shù)檔案，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和判斷能力，機(jī)、電、液綜合知識(shí)以及必要的測(cè)試手段和儀器、儀表，確定最有可能的因素，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，逐一排查，最終找出產(chǎn)生故障的真正原因。

三、故障診斷維修的常用方法

1.直觀法。直觀法是指維修人員依靠人得感覺(jué)器官，按照故障現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的光、聲、味等異?，F(xiàn)象，仔細(xì)檢查系統(tǒng)的所有部位，看看能否找到損傷和燒毀痕跡，將故障縮小到最小范圍。

2.自診斷功能法。數(shù)控機(jī)床一般都具有自診斷系統(tǒng)，它是故障診斷最常用、最有效的方法之一。數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，機(jī)床顯示器上會(huì)顯示報(bào)警信息、數(shù)控系統(tǒng)與各模塊之間的接口狀態(tài)，根據(jù)這些信息有利于找出故障的大致位置。

3.參數(shù)檢查法。在數(shù)控系統(tǒng)中有許多參數(shù)地址，其中存入的參數(shù)值是機(jī)床出廠時(shí)通過(guò)調(diào)整確定的，它們直接影響著數(shù)控機(jī)床的性能。通常這些參數(shù)不允許修改。如果參數(shù)設(shè)置不正確或因干擾使得參數(shù)丟失，機(jī)床就不能正常運(yùn)行。因此參數(shù)檢查是一項(xiàng)重要的診斷。

4.PLC檢查法。1）利用PLC的狀態(tài)信息診斷故障。2）利用PLC梯形圖跟蹤法診斷故障。

四、常見(jiàn)的故障及解決方法

1.換刀轉(zhuǎn)位故障。數(shù)控車(chē)床換刀的一般過(guò)程是：系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，換刀電機(jī)接到信號(hào)后通電旋轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸輪蝸桿減速帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)中與到位對(duì)應(yīng)的霍爾元件發(fā)出到位信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)利用這個(gè)信號(hào)與目標(biāo)值進(jìn)行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊刀架。一臺(tái)四刀位數(shù)控車(chē)床，找不到1號(hào)刀位，其他刀位能正常換刀。分析處理：由于只有1號(hào)刀找不到刀位，可以排除機(jī)械傳動(dòng)方面的問(wèn)題，電氣方面可能是該刀位的霍爾元件及其周?chē)€(xiàn)路出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致該刀位信號(hào)不能輸送給PLC。利用萬(wàn)用表檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)刀位霍爾元件的+24V供電正常，GND線(xiàn)路為正常，T1信號(hào)線(xiàn)正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導(dǎo)致該刀位信號(hào)不能發(fā)出。更換新的霍爾元件后故障排除。

2.急停按鈕故障。一臺(tái)配有GSK-98OT系統(tǒng)的車(chē)床，在發(fā)生一次撞刀事故后，始終報(bào)急停警，急停按鈕復(fù)位及超程釋放不起作用，同時(shí)兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)也報(bào)警。分析處理：該報(bào)警號(hào)的內(nèi)容為準(zhǔn)備未緒，根據(jù)數(shù)控原理可知，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)缺少使能信號(hào)導(dǎo)致。因此排除伺服驅(qū)動(dòng)故障的可能性，應(yīng)該是使能控制回路出現(xiàn)開(kāi)路。懷疑是在按下急停按鈕時(shí)用力過(guò)猛導(dǎo)致急停按鈕損壞，而不能自動(dòng)復(fù)位造成的，于是拆開(kāi)操作面板檢查急停按鈕，發(fā)現(xiàn)急停按鈕的接線(xiàn)柱中有一個(gè)信號(hào)為200的信號(hào)線(xiàn)因經(jīng)常震動(dòng)而脫落。把線(xiàn)頭接好，重新上電，報(bào)警消失，機(jī)床正常運(yùn)行。

總之，數(shù)控設(shè)備的維修是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，有些復(fù)雜的故障還需要更高深的維修方法才能解決，各種維修方法并不是孤立存在的，維修人員應(yīng)該根據(jù)設(shè)備出現(xiàn)的故障綜合應(yīng)用上述方法，靈活運(yùn)用，提高數(shù)控設(shè)備的維修效率。