數(shù)控機(jī)床常見故障與維修淺析

程渤翔 杜玉磊

摘要：21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時代，也是制造業(yè)空前繁榮的時代。在科學(xué)技術(shù)的日趨推動下，以計(jì)算機(jī)信息科學(xué)技術(shù)為代表的數(shù)字化控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。本文中，筆者以數(shù)控技術(shù)在機(jī)床生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用為研究對象，就常見故障的檢測與維修展開分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障診斷;故障維修

1數(shù)控機(jī)床的使用與維修

1.1數(shù)控機(jī)床的分類和應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床設(shè)備往往內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且價(jià)格相對高昂。因此，針對數(shù)控機(jī)床的日常故障診斷與檢測維修是降低企業(yè)運(yùn)行成本、提高企業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段。在實(shí)際的檢測與維修中，往往要根據(jù)不同的工藝類型具體分析。

1.2數(shù)控機(jī)床的維修的特點(diǎn)

作為一門一體化技術(shù)，數(shù)控機(jī)床綜合了各種自動技術(shù)，構(gòu)成要素為數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)等，就維修而言，明顯地區(qū)別于普通機(jī)床，以下幾方面為維修此機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)遵循原則：首先對于數(shù)控系統(tǒng)工作原理和處理常見故障方面要熟悉。其次，對于NC、PLC充分利用的知識要熟練，根據(jù)故障信息能夠把故障找出。

2.3診斷數(shù)控機(jī)床故障的步驟

首先，對出現(xiàn)故障的機(jī)床進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，對操作者詳細(xì)詢問發(fā)生故障的具體情況，這樣就以操作者的講述對故障原因進(jìn)行初步判斷;其次，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場的維修;詳細(xì)檢查故障的根源，盡可能的縮小故障的范圍，進(jìn)而確定故障的發(fā)生點(diǎn)，同時，采取有針對性的解決措施;再次啟動機(jī)床，確認(rèn)是否將故障真正的排除;向操作者詳細(xì)講解和說明;指導(dǎo)操作者掌握在操作機(jī)床過程中對引發(fā)故障的注意事項(xiàng)，使同樣故障再次發(fā)生盡量免避;同時，對維修的經(jīng)過詳細(xì)進(jìn)行記錄，將數(shù)據(jù)提供給以后維修作為指導(dǎo)和借鑒。

2數(shù)控機(jī)床常見故障診斷

2.1主軸部件

數(shù)控機(jī)床的主軸是直接進(jìn)行加工產(chǎn)品的部件，這對主軸要求相應(yīng)較高。不僅需要要高精度、高硬度、防振和耐磨等特點(diǎn)，還要結(jié)構(gòu)上必須很好地解決刀具安裝、軸承配合等。因此，主軸的故障也是最常見的，主要有驅(qū)動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等故障問題。例如，驅(qū)動系統(tǒng)有主軸旋轉(zhuǎn)不正常，首先應(yīng)該檢查電動機(jī)是否正常，控制柜線路元器件是否有灰塵掩蓋而造成電路接觸不良;然后看機(jī)床加工是否負(fù)載過大，用排除法一步步細(xì)致檢查，確定故障問題。液壓系統(tǒng)跟驅(qū)動系統(tǒng)不一樣，一般不是突然發(fā)生故障，而是總會有一些現(xiàn)象，需要平時的關(guān)注，如看是否漏氣漏油，聽是否振動噪聲異常，以及液壓系統(tǒng)壓力表壓力是否正常等現(xiàn)象，從而及時解決故障。

2.2伺服系統(tǒng)的故障

伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中占有非常重要的地位，是實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工目的的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，它也是故障發(fā)生頻繁的地方。伺服系統(tǒng)故障主要由驅(qū)動單元、機(jī)械傳動、測速電機(jī)、編碼器等方面導(dǎo)致，一般體現(xiàn)在無法正常啟動、進(jìn)給位移不準(zhǔn)確、加工速度不正常等方面。這些問題在操作面板的顯示屏上有報(bào)警內(nèi)容或報(bào)警聲警示。機(jī)床維修人員可以根據(jù)顯示屏上的信息調(diào)閱故障代碼，依據(jù)機(jī)床伺服系統(tǒng)的技術(shù)手冊找出故障原因，及時解決問題，從而完成機(jī)床的維修工作。

2.3外部故障問題

主軸和伺服都是機(jī)床內(nèi)部故障，但數(shù)控機(jī)床也會因?yàn)楦鞣N外部原因?qū)е鹿收蠁栴}，如外部硬件損壞導(dǎo)致的故障，操作人員操作或調(diào)整處理不當(dāng)所導(dǎo)致的故障。這類故障在設(shè)備剛投入的前期或操作人員更換時最易發(fā)生。如因?yàn)橄到y(tǒng)異常關(guān)機(jī)，重新啟動操作人員沒有按照廠家最初設(shè)置，各軸返回參考點(diǎn)，就會造成撞機(jī)事件。

3數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法

（1）狀態(tài)診斷法。通過監(jiān)測執(zhí)行組件的工作狀態(tài)判定故障原因。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，伺服進(jìn)給系統(tǒng)、主軸驅(qū)動系統(tǒng)、電源模塊等部件主要參數(shù)的動、靜態(tài)檢測，及數(shù)控系統(tǒng)全部輸入輸出信號包括內(nèi)部繼電器、定時器等的狀態(tài)，也可以通過數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)予以檢查。

（2）常規(guī)診斷法。對數(shù)控機(jī)床的機(jī)、電、液等部分進(jìn)行的常規(guī)檢查，通常包括：①檢查電源的規(guī)格（包括電壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求;②CNC、伺服驅(qū)動、主軸驅(qū)動、電機(jī)、輸入/輸出信號的連接是否正確、可靠;③CNC、伺服驅(qū)動等裝置內(nèi)的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動;④CNC、伺服驅(qū)動、主軸驅(qū)動等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確。

（3）系統(tǒng)自診斷法。這是利用系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序或?qū)Ｓ玫脑\斷軟件，對系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵硬件以及系統(tǒng)的控制軟件進(jìn)行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機(jī)自診斷、在線監(jiān)控和脫機(jī)測試三個方面的內(nèi)容。

（4）動作診斷法。通過觀察、監(jiān)視機(jī)床的實(shí)際動作，判斷動作不良部位，并由此來追溯故障源。

4故障的調(diào)查與分析

數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了，電氣故障的常用診斷方法如下：

（1）直觀檢查法。這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。①詢問向故障現(xiàn)場人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。②觸摸在整機(jī)斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導(dǎo)線的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。

（2）儀器檢查法是使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關(guān)直流及脈沖信號等進(jìn)行測量，從中找尋可能的故障。

（3）信號與報(bào)警指示分析法。①硬件報(bào)警指示。這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈。②軟件報(bào)警指示。如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示。

6數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)

對于加工企業(yè)而言，在其正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在日常對控機(jī)床的使用中，要使其處于良好狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，及時進(jìn)行修理和檢查。并對機(jī)床做好日常的保養(yǎng)工作。為此，對機(jī)床進(jìn)行定期檢修，從而使數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生率能夠減少到最低化，為數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)加工效率提供保障，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益的提升。以下幾方面為主要保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床的具體措施：

一是在機(jī)床組成中，數(shù)控機(jī)床中直流電動機(jī)占據(jù)重要地位，在其使用過程中，電刷和換向器為易損部件，因此檢查和清洗以及更換這二種部件要定期進(jìn)行。

二是適時試驗(yàn)各坐標(biāo)軸超程限位狀況。檢查時要用手單擊硬件限位開關(guān)，看超程報(bào)警是否出現(xiàn)，這是不可或缺環(huán)節(jié)。

三是電器柜內(nèi)的空調(diào)設(shè)備對在穩(wěn)定的溫度內(nèi)各電器組件運(yùn)行能夠提供保障功能，因此對其定期檢查是極為必要的，必須使電器柜內(nèi)的冷卻度符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，這是對空調(diào)設(shè)備故障使各電器組件出現(xiàn)過高溫度，導(dǎo)致其損壞進(jìn)行防止的有效措施。

四是在對各電器部件運(yùn)行的過程中，易受各種因素，包括振動的影響，非常容易發(fā)生松動，進(jìn)而出現(xiàn)了接觸不良，嚴(yán)重的會損壞器件。因此定期檢查這些易松動的部件是極為必要的，為接觸良好提供保障。

5結(jié)語

隨著勞動力的短缺，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來越普遍，同時，我國數(shù)控機(jī)床的自動化程度也在不斷提高。自動化程度的提高對維修人員的要求也就越來越高，因此，我國企業(yè)要多同西方等先進(jìn)國家進(jìn)行交流，提高維修水平，企業(yè)也要注重對機(jī)床維修人才的培養(yǎng)，打造高素質(zhì)的維修團(tuán)隊(duì)，保證數(shù)控機(jī)床的長期可靠運(yùn)行，提高企業(yè)的利益。

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