數(shù)控機床常見故障類型與診斷研究

張友剛

[摘要]眾所周知，數(shù)控機床是一種集技術(shù)和知識為一體的高新自動化先進(jìn)設(shè)備，因此發(fā)生數(shù)控機床故障的原因有很多種。筆者鉆研了常見的數(shù)控機床故障，并把這些故障分了類，同時針對具體的故障分別對其進(jìn)行診斷方法的探究，以期通過實例講解優(yōu)化解決數(shù)控機床故障的過程，大幅度提升診斷和修復(fù)數(shù)控機床故障的效率。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控機床 常見故障類型 診斷研究

作為典型的機電一體化設(shè)備，合理地診斷數(shù)控機床發(fā)生的故障一直都是困擾維修人員，為難操作人員的主要問題之一，因為目前的數(shù)控機床維修人員和操作人員的技術(shù)以及專業(yè)水平良莠不齊，同時數(shù)控機床發(fā)生故障的原因又種類繁多，所以在數(shù)控機床發(fā)生故障的時候，要對數(shù)控機床的故障進(jìn)行診斷需要耗損許多的物力和人力，最煩惱的是，偶爾耗損了人力物力之后，數(shù)控機床仍然不能達(dá)到良好的維修效果。筆者立足于建立數(shù)控機床故障相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，對數(shù)控機床常產(chǎn)生的具體故障進(jìn)行了詳細(xì)的分類，同時研究了診斷數(shù)控機床的故障的方法，且通過舉例的方法，詳細(xì)分析了診斷數(shù)控機床故障的具體過程。

一、數(shù)控機床常見故障類型

根據(jù)使用數(shù)控機床發(fā)生故障的頻率，可以把數(shù)控機床故障分類為磨損故障，偶發(fā)故障以及初期故障。磨損故障源于失修以及磨損導(dǎo)致的故障。偶發(fā)故障是指正常情況下，由于不良操作造成的故障。初期故障常常發(fā)生于使用數(shù)控機床的初期，發(fā)生頻率高，這個時期，氣動系統(tǒng)，電氣，液壓故障占據(jù)了主要地位。根據(jù)使用數(shù)控機床發(fā)生故障的部位，可以把數(shù)控機床故障分類為液壓/氣動故障，機械系統(tǒng)故障和電氣故障。電氣故障易引發(fā)液壓/氣動故障，具體體現(xiàn)為驅(qū)動故障、執(zhí)行故障、控制故障以及輔助故障。機械系統(tǒng)故障分為精度超差以及運動失效。電氣故障一般由數(shù)控故障和線路故障組成，由數(shù)控機床的硬件或者軟件故障導(dǎo)致。根據(jù)使用數(shù)控機床發(fā)生故障的性質(zhì)，可以把數(shù)控機床故障分類為和隨機故障和系統(tǒng)故障。所謂的隨機故障，一般是指數(shù)控機床在正常的工作狀態(tài)下偶爾發(fā)生的幾次小故障。隨機故障的發(fā)生通常和數(shù)控機床安裝的質(zhì)量，數(shù)控機床的工作環(huán)境等因素相關(guān)聯(lián)。隨機故障的鮮明特點，是它有偶發(fā)性，因此專業(yè)人員在對數(shù)控機床進(jìn)行該類型的診斷時通常較會遇到更多的困難。而系統(tǒng)性障一般是指，當(dāng)數(shù)控機床在一定的條件下，同時超過運行的限度，數(shù)控機床必然會產(chǎn)生的故障，因此相較于隨機故障，專業(yè)人員在對數(shù)控機床進(jìn)行該類型的診斷時通常較容易。根據(jù)使用數(shù)控機床發(fā)生故障的原因，可以把數(shù)控機床故障分類為外部故障和自身故障。造成外部故障的愿意是溫度過高，電壓波動等狀況。而造成自身故障的原因則和外部環(huán)境沒有關(guān)系。根據(jù)使用數(shù)控機床發(fā)生故障的報警類型，可以把數(shù)控機床故障分類為軟件故障報警和硬件故障報警。軟件報警指顯示器顯示出的信息，硬件報警是裝置上的警示燈閃爍。

二、數(shù)控機床常見故障診斷

現(xiàn)在，診斷常見故障的技術(shù)研究沿著診斷系統(tǒng)有多個深入方向。國際數(shù)控機床故障診斷專家弗蘭克認(rèn)為，診斷故障的方法應(yīng)該分為基于知識法，基于解析模型法和基于信號處理法?；谥R法，顧名思義，是以人工智能為基礎(chǔ)去診斷故障。日益復(fù)雜的數(shù)控機床控制系統(tǒng)導(dǎo)致獲得精確系統(tǒng)模型的困難，然而，以知識為基礎(chǔ)的方法是不需要精確的模型的，所以，它的應(yīng)用前景十分明亮?；谥R法種類繁多，比如以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)去診斷。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由處理單元連接而成的網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于儲存信息，用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)對應(yīng)的映射，同時用并行處理的方法達(dá)到輸入輸出空間的處理。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，在獲取知識的時候，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自動產(chǎn)生相應(yīng)的知識，同時把將相關(guān)問題的相關(guān)知識網(wǎng)羅在網(wǎng)絡(luò)中，便于通用實現(xiàn)知識推理和獲取；神經(jīng)元的相互作用是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行的關(guān)鍵。以人工免疫算法為基礎(chǔ)的診斷法是通過從構(gòu)造種類各異的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，動態(tài)處理故障的行為。它是模擬生物系統(tǒng)而成的，擁有處理信息的能力。以專家為基礎(chǔ)的診斷是由大量專家知識以及方法去解決實際問題的程序。它是由專家數(shù)據(jù)庫，解釋程序，知識庫等組成的。以專家為基礎(chǔ)的診斷方法受到了很大的重視，它被研究最多，同時也具有最為廣泛的診斷應(yīng)用范圍。以信號處理為基礎(chǔ)的方法不用建立模型，主要思想是，數(shù)控機床系統(tǒng)的輸出信息和故障間存在關(guān)系，這種關(guān)系能夠使用數(shù)學(xué)形式來表達(dá)。一般有小波變換法，信息融合診斷法，信號處理診斷法等。以解析模型為基礎(chǔ)的診斷數(shù)控機床故障的方法是產(chǎn)生最早的，以解析模型為基礎(chǔ)的診斷數(shù)控機床故障的方法要構(gòu)建精確的診斷對模型，但是復(fù)雜的數(shù)控機床一般都具有非線性系統(tǒng)，所以該方法的局限性還是很大的。

三、總結(jié)

數(shù)控機床的特征是機電一體化，同時它具有復(fù)雜的工作條件，因此會產(chǎn)生各種報警。在排除數(shù)控機床故障時，要總結(jié)相關(guān)的經(jīng)驗，具體情況具體分析，要依據(jù)發(fā)生故障所產(chǎn)生的現(xiàn)象以及報警信號的差異，同時用若干診斷方法綜合診斷故障，以期對數(shù)控機床的故障進(jìn)行合適的分析，以此排除干擾，確定故障發(fā)生原因。