淺析數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障診斷分析及維修

王淑芳

摘要：數(shù)控機(jī)床故障診斷數(shù)控機(jī)床是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床既有機(jī)械裝置、液壓系統(tǒng)，又有電氣控制部分和軟件程序等，組成數(shù)控機(jī)床的這些部分，由于種種原因，不可避免地會(huì)發(fā)生不同程度、不同類型的故障，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床不能正常工作。因此注重系統(tǒng)保養(yǎng)，對(duì)于準(zhǔn)確維修數(shù)控機(jī)床故障，降低機(jī)床故障率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；常見(jiàn)故障；診斷方法；維修方法

一、數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的故障診斷

（一）故障診斷。（1）先外部后內(nèi)部。由于數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，其故障的發(fā)生也會(huì)由這三者綜合反映出來(lái)，維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進(jìn)行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度、降低性能。（2）先機(jī)械后電氣。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械故障較易發(fā)覺(jué)，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大，在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障。（3）先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)。先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)了解、觀察、測(cè)試、分析，確認(rèn)通電后不會(huì)造成故障擴(kuò)大、發(fā)生事故后，方可給機(jī)床通電。在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。而對(duì)通電后會(huì)發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險(xiǎn)后，方可通電。（4）先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。出現(xiàn)多種故障互相交織一時(shí)無(wú)從下手時(shí)，應(yīng)先解決容易的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題。

（二）診斷技術(shù)。（1）起動(dòng)診斷 診斷的內(nèi)容為系統(tǒng)中最關(guān)鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如 CPU、存儲(chǔ)器、I/O 等單元模塊，以及MDI/CRT單元、紙帶閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。只有當(dāng)全部項(xiàng)目都確認(rèn)正確無(wú)誤之后，整個(gè)系統(tǒng)才能進(jìn)入正常運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。（2） 在線診斷 在線診斷是指通過(guò)CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)對(duì)CNC系統(tǒng)本身及CNC裝置相連的各個(gè)伺服單元、伺服電機(jī)、主軸伺服單元和主軸電動(dòng)機(jī)以及外部設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會(huì)停止。（3） 離線診斷 離線診斷是指數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，數(shù)控系統(tǒng)制造廠家或?qū)I(yè)維修中心利用專用的診斷軟件和測(cè)試裝置進(jìn)行停機(jī)（或脫機(jī)）檢查。力求把故障定位到盡可能小的范圍內(nèi)，如縮小到某個(gè)功能模塊、某部分電路，甚至某個(gè)芯片或元件，這種故障定位更為精確。

二、數(shù)控機(jī)床各部故障分析及維修

（一）主軸伺服系統(tǒng)故障檢查及維修。電子工業(yè)的飛速發(fā)展，使各種集成度高、性能先進(jìn)的調(diào)速驅(qū)動(dòng)層出不窮，給數(shù)控機(jī)床的更新?lián)Q代提供了有利條件，但對(duì)于目前大中型企業(yè)還無(wú)法將舊數(shù)控機(jī)床全部改造的現(xiàn)實(shí)，修理舊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，仍是維修戰(zhàn)線上的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。在維修主回路采用錯(cuò)位選觸無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控車床中所遇到的部分故障及處理方法。

（二）機(jī)床PLC初始故障的診斷。機(jī)床PLC初始故障的診斷為了保護(hù)機(jī)床和維修方便，PLC有顯示和檢測(cè)機(jī)床故障的能力。一旦發(fā)生故障，維修人員就能根據(jù)機(jī)床的故障顯示號(hào)去確定故障類別，予以排除。但在實(shí)際加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有時(shí)PLC同時(shí)顯示幾個(gè)故障，它們是由某一個(gè)故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發(fā)故障，其它故障報(bào)警就消失了。可是從機(jī)床PLC顯示的所有報(bào)警故障中，維修人員并不知道哪個(gè)故障是初始引發(fā)故障，維修人員只能逐個(gè)故障去查，這就增加了維修難度。機(jī)床PLC初始故障診斷功能，通過(guò)PLC程序，準(zhǔn)確判斷出初始故障的報(bào)警號(hào)。維修中，首先排除初始故障，其它引發(fā)故障自行消失，這樣就極大地方便了機(jī)床的維修，提高了機(jī)床維修的快速性和準(zhǔn)確性。

（三）設(shè)備檢測(cè)元件故障及維修。測(cè)量方式可分為直接測(cè)量和間接測(cè)量：直接測(cè)量就是對(duì)機(jī)床的直線位移采用直線型檢測(cè)元件測(cè)量，常用的檢測(cè)元件包括：直線感應(yīng)同步器、計(jì)量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測(cè)量就是對(duì)機(jī)床的直線位移采用回轉(zhuǎn)型檢測(cè)元件測(cè)量，常用的檢測(cè)元件包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)考慮是否是由檢測(cè)元件的故障引起的：

1.機(jī)械振蕩（加/減速時(shí)。）（1）脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時(shí)檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點(diǎn)電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。（2）脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測(cè)到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。（3）測(cè)速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測(cè)速機(jī)。

2.機(jī)械暴走（飛車）。在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查：（1）脈沖編碼器接線是否錯(cuò)誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。（2）脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，更換聯(lián)軸節(jié)。（3）檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)端子是否接反和勵(lì)磁信號(hào)線是否接錯(cuò)。

3.主軸不能定向或定向不到位。在檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調(diào)整的同時(shí)，應(yīng)檢查位置檢測(cè)器（編碼器）是否不良，此時(shí)測(cè)編碼器輸出波形。

4.坐標(biāo)軸振動(dòng)進(jìn)給。在檢查電動(dòng)機(jī)線圈是否短路，機(jī)械進(jìn)給絲杠同電機(jī)的連接是否良好，檢查整個(gè)伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接是否平穩(wěn)可靠、測(cè)速機(jī)是否可靠。檢測(cè)元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾方面注意，進(jìn)行正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)。a.不能受到強(qiáng)烈振動(dòng)和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號(hào)的輸出。b工作環(huán)境周圍溫度不能超標(biāo)，額定電源電壓一定要滿足，便于集成電路片子的正常工作。c要保證反饋線電阻、電容的正常，保證正常信號(hào)的傳輸。d防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號(hào)。e.安裝方式要正確，如編碼器聯(lián)接軸要同心對(duì)正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常?？傊?，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測(cè)元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

5.機(jī)床加工精度異常故障及維修。生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強(qiáng)、診斷難度大。導(dǎo)致此類故障的原因主要有五個(gè)方面：（1）機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化；（2）機(jī)床各軸的零點(diǎn)偏置（NULL OFFSET）異常；（3）軸向的反向間隙（BACKLASH）異常；（4）電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障；（5）機(jī)械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳國(guó)經(jīng).數(shù)控機(jī)床床故障診斷與維修[M].電子工業(yè)出版社出版，2005年

[2]王愛(ài)玲.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修.機(jī)械工業(yè)出版社2010

[3]鄧三鵬.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修.國(guó)防工業(yè)出版社，2009