數(shù)控設(shè)備運(yùn)行中故障分析及修理措施

(河南理工大學(xué)　河南　焦作　454000)

引言

數(shù)控設(shè)備目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對(duì)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能[1]。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)行[2]。

一、數(shù)控設(shè)備運(yùn)行中故障分析

對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的常見故障，可以從故障發(fā)生的位置及故障現(xiàn)象進(jìn)行描述。

(1)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接電源及機(jī)械系統(tǒng)，在工作中有頻繁的啟動(dòng)和運(yùn)行切換，所以容易發(fā)生故障。常見故障:1.由于國(guó)內(nèi)電網(wǎng)質(zhì)量及一些特殊的原因，受網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)大或者電壓沖擊系統(tǒng)就容易發(fā)生損壞。2.電機(jī)出現(xiàn)低速爬行或者振動(dòng)，工件加工表面達(dá)不到理想，走圓弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺(tái)，導(dǎo)致這類故障的原因是伺服系統(tǒng)因各軸增益系統(tǒng)不等或者電機(jī)不匹配引起的，需要進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。3.由于機(jī)械承載過大的負(fù)荷或者卡死，就會(huì)發(fā)生保險(xiǎn)絲燒斷或者電機(jī)過熱，以至于燒壞。4.當(dāng)速度環(huán)發(fā)生了開環(huán)或者是正反饋時(shí)，在無控制指令情況下發(fā)生了高速運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

(2)電源部分：電源是確保整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一旦故障將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停止或者損壞。這種故障主要是由于國(guó)內(nèi)電源波動(dòng)范圍大，質(zhì)量較差，再加上隱藏的高頻脈沖及人為干擾等。短期的停電可以通過蓄電池來維持供電，但是一旦停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失或者運(yùn)行異常。

(3)數(shù)控邏輯接口：數(shù)控邏輯需要與外界之間有著比較繁多的信號(hào)源及執(zhí)行元件進(jìn)行連接，其變化相當(dāng)頻繁，因此也就很容易發(fā)生故障，且故障的類型也是千變?nèi)f化。比如，數(shù)控的刀庫管理，液壓氣動(dòng)等，都要通過PLC來實(shí)現(xiàn)[4]。必須通過對(duì)這些控制點(diǎn)的狀態(tài)信息進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控才能夠確保連接的穩(wěn)定性。

(4)位置環(huán)：位置環(huán)是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令且與位置檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)來共同完成控制工作的重要環(huán)節(jié)，其工作頻率高，與外設(shè)相連，所以較容易發(fā)生故障[5]。常見故障:1.當(dāng)測(cè)量回路開路、測(cè)量系統(tǒng)損壞或者位控單元內(nèi)部損壞的時(shí)候發(fā)生的位控報(bào)警。2.因可能發(fā)生了過高漂移、正反饋及位控單元及測(cè)量元件的故障而導(dǎo)致無指令模式下的運(yùn)動(dòng)。3.測(cè)量元件出現(xiàn)無反饋值、機(jī)床無法回到基準(zhǔn)點(diǎn)等故障，因光柵壞掉或者臟了，讀頭臟了等在高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生了報(bào)警。

(5)其它：由于數(shù)控設(shè)備所處的環(huán)境條件，也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的停機(jī)等故障。在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及維修和使用中，要合理考慮故障發(fā)生部位的報(bào)警處理，一方面可以進(jìn)行報(bào)警信息的屏幕和操作面板顯示，另一方面可以通過發(fā)出預(yù)警指令的形式，停止系統(tǒng)運(yùn)作，來進(jìn)行故障排查和清除。

二、數(shù)控設(shè)備日常維護(hù)和修理措施

(一)日常維護(hù)保養(yǎng)

①機(jī)械部件的維護(hù)。主傳動(dòng)鏈的維護(hù)，定期調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)帶的松緊程度；檢查主軸潤(rùn)滑的恒溫箱、調(diào)節(jié)溫度范圍，及時(shí)補(bǔ)充油量，并清洗過濾器；檢查主軸中刀具夾緊裝置的間隙，及時(shí)調(diào)整液壓缸活塞的位移量[6]。②液壓、氣壓系統(tǒng)維護(hù)。定期對(duì)各潤(rùn)滑、液壓、氣壓系統(tǒng)的過濾器或分濾器分濾網(wǎng)進(jìn)行清洗或更換；定期檢查箱體內(nèi)液壓油高度、油壓力是否正常，定期更換潤(rùn)滑油、液壓油和冷卻液等；定期檢查分油器中濾出的水分，及時(shí)清理。③機(jī)床精度的維護(hù)。定期進(jìn)行設(shè)備水平度和機(jī)械精度的檢查并校正。數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度；盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門；定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)，檢查數(shù)控柜的各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常；定期檢查和更換直流電動(dòng)機(jī)電刷；定期更換存儲(chǔ)用電池，以保證系統(tǒng)不通電期間能保持其存儲(chǔ)器的內(nèi)容。④備用的印制電路板長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng)定期裝到數(shù)控系統(tǒng)中通電運(yùn)行一段時(shí)間，以防損壞。

(二)數(shù)控設(shè)備預(yù)防和維修

經(jīng)常檢查和保養(yǎng)易出現(xiàn)故障的部件，主要包括：各種指示燈、元素?zé)?、電源、聲響、氣味有無異常；坐標(biāo)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑、磨損情況；主軸潤(rùn)滑、油、水、氣路，各項(xiàng)溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動(dòng)帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動(dòng)、電氣柜通風(fēng)狀況等[7]。

在設(shè)備發(fā)生故障進(jìn)行修理時(shí)，首先應(yīng)注意了解和掌握被修理前的使用情況和修理史，仔細(xì)詢問故障發(fā)生前后的異?，F(xiàn)象，是否冒煙打火、有無拆斷的元件、連接頭是否松動(dòng)、用手摸元器件是否發(fā)熱等。經(jīng)初步檢查，如果是機(jī)械故障，通常需進(jìn)行拆卸，找到故障部位，排除解決；如果是電氣故障，先用示波器、數(shù)字電壓表、信號(hào)發(fā)生器、常用萬用表進(jìn)行檢查，確定故障出現(xiàn)在哪一級(jí)，然后根據(jù)圖紙資料迅速找到故障的元器件。如果是外圍故障，按傳統(tǒng)機(jī)械、電氣故障處理方法就能解決；如果是系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的問題，則需根據(jù)原始參數(shù)記錄，逐一對(duì)照檢查并修改；如果是印刷電路板上元器件的問題，可以用備用電路板進(jìn)行調(diào)換，如果故障消除了，則問題出在該電路板上；如果故障沒有消除，則應(yīng)繼續(xù)檢查其它相關(guān)部分，直至找準(zhǔn)問題的根源。每次修理后都要認(rèn)真做記錄，如故障現(xiàn)象部件更換過的電路及排除方法、調(diào)整過哪些可調(diào)部分等。

三、結(jié)論

由于設(shè)備長(zhǎng)期的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，難免會(huì)發(fā)生各類故障問題，這就要求我們?cè)谌粘５臄?shù)控設(shè)備使用中，必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和維修，并通過不斷的總結(jié)數(shù)控設(shè)備常見故障來形成數(shù)控設(shè)備的精確故障檢測(cè)，檢修人員應(yīng)對(duì)每次故障處理做好記錄，以便于其經(jīng)驗(yàn)的豐富，對(duì)相同種類的故障做出最及時(shí)和最正確的判斷。以提高管理和維護(hù)效率。保證了機(jī)械制造業(yè)發(fā)展。