基于典型機(jī)電一體化設(shè)備數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修初探

焦雙強(qiáng)

摘要：我國(guó)提出《中國(guó)制造2025》規(guī)劃，要把制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)新技術(shù)與制造業(yè)深度融合，突出智能制造，那么機(jī)電一體技術(shù)會(huì)獲得快速發(fā)展，其典型設(shè)備—數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)占有率會(huì)極大提高，那么設(shè)備的維護(hù)與維修在實(shí)際生產(chǎn)中就會(huì)占據(jù)重要意義。做好設(shè)備維護(hù)與維修工作，保障企業(yè)正常生產(chǎn)，降低設(shè)備故障發(fā)生率，延長(zhǎng)設(shè)備平均使用壽命，從而降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。文章闡述了數(shù)控機(jī)床日常維護(hù)管理的內(nèi)容及維修的一些方法，保障數(shù)控機(jī)床有效運(yùn)行奠定了良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;維護(hù);維修;設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）20-0145-02

0? 引言

數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的高速度、高精度和高自動(dòng)化，其技術(shù)融合了機(jī)械、液壓、氣壓、電氣、傳感監(jiān)測(cè)和信息傳輸?shù)?。在工業(yè)智能化趨勢(shì)下，數(shù)控加工作為智能制造重要一環(huán)，關(guān)乎企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，其日常維護(hù)管理、故障診斷與排除越來(lái)越受到企業(yè)重視。做好數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修工作，同時(shí)也能為智能制造其它生產(chǎn)單元提供示范引領(lǐng)作用。數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的技術(shù)范圍廣，一旦發(fā)生故障不能正常運(yùn)行，如果工作人員沒(méi)有維修技術(shù)、方法和經(jīng)驗(yàn)，那么短時(shí)間內(nèi)很難排除故障。企業(yè)要是從機(jī)床生產(chǎn)廠家聘請(qǐng)專(zhuān)門(mén)技術(shù)人員來(lái)現(xiàn)場(chǎng)維修，既要耽誤大量的生產(chǎn)時(shí)間，還要付出很高的維修成本，但是有時(shí)故障發(fā)生原因很簡(jiǎn)單，只需簡(jiǎn)單操作即可解決，比如技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)修改某個(gè)參數(shù)。聘請(qǐng)的技術(shù)維修人員如果對(duì)解決問(wèn)題的方法進(jìn)行保密，那么再發(fā)生類(lèi)似的故障，勢(shì)必會(huì)增加企業(yè)維護(hù)與維修成本。企業(yè)要加強(qiáng)這方面的人員和設(shè)備管理，對(duì)一些故障進(jìn)行防范和維修技術(shù)積累，是可以降低設(shè)備故障發(fā)生率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，保障產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

1? 數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修基礎(chǔ)

1.1 數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修的基本內(nèi)容

從現(xiàn)在企業(yè)生產(chǎn)機(jī)電設(shè)備方式上看，都是模塊化生產(chǎn)，從數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)到機(jī)械零部件，各個(gè)企業(yè)分工明確，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化、規(guī)?；脑O(shè)計(jì)和制造，數(shù)控機(jī)床廠已經(jīng)從傳統(tǒng)的零部件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、組裝，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)床的總裝廠。那么作為數(shù)控機(jī)床廠家想要修復(fù)所有故障就不太現(xiàn)實(shí)，更別說(shuō)機(jī)床的使用者了。作為企業(yè)的設(shè)備維護(hù)與維修人員的工作就是能分析和判斷出故障所在，能更換零部件，降低設(shè)備故障發(fā)生率，提高企業(yè)生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修人員要充分了解機(jī)床構(gòu)造、原理及組成，熟悉各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)、規(guī)格和訂貨型號(hào)，甚至其訂貨渠道。對(duì)于易損件要有充足的備份，在數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)更換。

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修的內(nèi)容比較多，包含機(jī)械、電氣和控制，其要求也很高，好在數(shù)控機(jī)床自帶了很多診斷軟件，加上其它技術(shù)手段，維護(hù)與維修還是比較方便的。要充分利用數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供的維修和診斷信息，這是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修的一項(xiàng)重要診斷手段和工具，如傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器已經(jīng)很難檢查數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制和反饋信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及時(shí)準(zhǔn)確判斷故障原因，分析故障原因所在控制部分的某個(gè)區(qū)域，縮小故障排除范圍。對(duì)于電氣部分，要能理解整個(gè)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)控制過(guò)程，看懂電氣圖紙，熟悉數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和可編程控制器之間的信號(hào)聯(lián)系過(guò)程和控制接口。對(duì)于有問(wèn)題的元?dú)饧?，根?jù)電氣控制系統(tǒng)模塊化的設(shè)計(jì)理念，及時(shí)更換備件。對(duì)于機(jī)械故障，采用機(jī)械維修思路和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行維修，通常會(huì)有某些零件或部件損壞，致使工作能力喪失，電動(dòng)機(jī)功率降低，傳動(dòng)系統(tǒng)失去平衡和噪聲增大等，通過(guò)感觀“看、聽(tīng)、摸、聞”比較，或者借助一些專(zhuān)業(yè)化設(shè)備進(jìn)行診斷排故，對(duì)一些功能失效零部件進(jìn)行必要的更換。

由于數(shù)控機(jī)床有別于傳統(tǒng)機(jī)床，其本身保存了大量數(shù)據(jù)信息，要及時(shí)做好相關(guān)數(shù)據(jù)的備份。

1.2 數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修的基本要求

1.2.1 維護(hù)與維修人員素質(zhì)要求

數(shù)控機(jī)床是價(jià)格相對(duì)高昂的自動(dòng)化機(jī)電產(chǎn)品設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)密集，要想長(zhǎng)期保持加工精度，良好的維護(hù)和維修是必要的，這都有賴(lài)于高素質(zhì)的維護(hù)與維修人員和機(jī)床操作人員。維護(hù)與維修人員除了有必要的機(jī)床操作技能，會(huì)編制加工程序和了解機(jī)械加工工藝，使用一些典型的工量具外，還要掌握數(shù)字控制、PLC編程和伺服驅(qū)動(dòng)的工作原理，能利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行線下、線上診斷排故。對(duì)機(jī)床各部分功能結(jié)構(gòu)都要了解，具備相應(yīng)的電工電子技術(shù)、自動(dòng)控制與電力拖動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、液壓和氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)。熟悉數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備的系統(tǒng)配置、硬件連接、數(shù)據(jù)備份等內(nèi)容;能看懂電氣圖，并能與實(shí)物相對(duì)應(yīng);能看懂梯形圖，并能局部修改;會(huì)改系統(tǒng)參數(shù);在機(jī)床診斷界面（CRT）上會(huì)有大量的英文，維護(hù)與維修人員要能理解其含義，能初步理解英文維修資料的信息。同時(shí)維護(hù)與維修人員要有良好的責(zé)任心，在每次維修診斷時(shí)，要做好必要的記錄，為后續(xù)維護(hù)與維修工作提供參考。

1.2.2 技術(shù)資料準(zhǔn)備

數(shù)控機(jī)床種類(lèi)繁多，其技術(shù)參數(shù)千差萬(wàn)別，即使同一機(jī)床廠家生產(chǎn)的同一型號(hào)的數(shù)控機(jī)床很多參數(shù)設(shè)置都有差異，做好原始備份非常重要。一般數(shù)控機(jī)床具備的資料有：機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)、私服系統(tǒng)技術(shù)資料、主要部件技術(shù)資料、數(shù)控系統(tǒng)資料、PLC方面技術(shù)資料、電氣圖紙、部件清單及其訂貨號(hào)、維修記錄、機(jī)床參數(shù)、梯形圖等。這些技術(shù)資料在機(jī)床維護(hù)與維修過(guò)程中是必不可少的，對(duì)工作人員幫助很大。維護(hù)與維修人員的主要任務(wù)是利用系統(tǒng)提供的診斷手段，查閱有關(guān)資料并快速判斷故障所在。

1.3 數(shù)控機(jī)床日常維護(hù)工作

為了保證數(shù)控機(jī)床正常使用，企業(yè)都會(huì)制定一套完整的設(shè)備維護(hù)管理方案，其數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)就是重中之重，數(shù)控系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)控機(jī)床控制核心，對(duì)其維護(hù)對(duì)這個(gè)機(jī)床來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)重要的工作有：

1.3.1 保證數(shù)控系統(tǒng)散熱正常

數(shù)控系統(tǒng)要在一個(gè)合適的環(huán)境中才能正常工作，平時(shí)要盡量少打開(kāi)電氣柜門(mén)，減少灰塵落到印制電路板上，以防止造成電路板短路。電路板上的灰塵要及時(shí)清理，讓其正常散熱，要保障風(fēng)扇正常工作，定期清理通風(fēng)系統(tǒng)。

1.3.2 定期更換電池

在操作機(jī)床時(shí)有很多數(shù)據(jù)要保存，電池正常供電能確保RAM中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，所以電池要定期更換。機(jī)床長(zhǎng)期不工作時(shí)，也要定期通電，為充電電容及時(shí)充電，在更換電池時(shí)確保RAM中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

1.3.3 備份好數(shù)據(jù)

在更換有關(guān)電路板時(shí)要注意規(guī)格型號(hào)，在更換前做好有關(guān)數(shù)據(jù)備份工作，因?yàn)橛行╇娐钒逯泻袡C(jī)床參數(shù)和數(shù)據(jù)，以確保系統(tǒng)軟件能正常運(yùn)行。以FANUC數(shù)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)為例，種類(lèi)較多，包含螺距誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)、宏程序、系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)、道具補(bǔ)償數(shù)據(jù)、系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)、伺服和主軸維護(hù)信息、FLASH ROM中的數(shù)據(jù)、PLC程序等。維護(hù)與維修人員必須理解各種數(shù)據(jù)的作用，怎么備份，用什么軟件備份，這項(xiàng)工作做好后，就抓住數(shù)控設(shè)備維護(hù)與維修的核心。

1.3.4 定人定機(jī)使用

數(shù)控機(jī)床定人定機(jī)使用，操作人員更加熟悉設(shè)備的特點(diǎn)，即使數(shù)控系統(tǒng)操作面板按鍵字符模糊不清，也可以減少對(duì)數(shù)控設(shè)備誤操作和維護(hù)不當(dāng)。

2? 數(shù)控機(jī)床故障分析

2.1 數(shù)控機(jī)床故障處理思路

數(shù)控機(jī)床強(qiáng)大的故障報(bào)警系統(tǒng)給維護(hù)與維修人員工作上帶來(lái)有力的幫助，例如FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供豐富的報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息，為了便于用戶(hù)區(qū)別報(bào)警分類(lèi)，在每個(gè)報(bào)警號(hào)前加了報(bào)警類(lèi)別縮寫(xiě)，比如與伺服模塊相關(guān)的報(bào)警“SV0438（X）逆變器電流異?！保S修過(guò)程中要充分利用系統(tǒng)提供的報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息進(jìn)行分析和判斷。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，故障處理的思路一般是：首先弄清數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生情況，維護(hù)與維修人員要認(rèn)真調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)，了解故障發(fā)生的時(shí)間、發(fā)生頻率和發(fā)生故障的工作條件，詢(xún)問(wèn)操作人員機(jī)床使用情況，以往機(jī)床故障處理情況，然后根據(jù)調(diào)查的情況，有報(bào)警信息的，根據(jù)報(bào)警信息處理，沒(méi)有報(bào)警信息的，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)控制過(guò)程處理。如果維修人員根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)不能排除故障，那么就要聯(lián)系機(jī)床廠家技術(shù)客服或者其他技術(shù)人員商討解決辦法。如果是數(shù)控機(jī)床硬件故障，聯(lián)系相關(guān)職能部門(mén)進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)并提供訂貨號(hào)。若不能確定故障原因，維修人員要記錄好相關(guān)信息與數(shù)控系統(tǒng)公司聯(lián)系。

2.2 故障分析案例

某數(shù)控車(chē)床使用FANUC 0i-TD數(shù)控系統(tǒng)，選用βi主軸電機(jī)和βiSVSP伺服放大器，機(jī)床一開(kāi)機(jī)，就有“SP9073（s）電機(jī)傳感器斷線”報(bào)警信息出現(xiàn)。

主軸電機(jī)內(nèi)部有主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置檢測(cè)傳感器以及溫度檢測(cè)傳感器，該傳感器信息通過(guò)電纜線進(jìn)人主軸放大器，主軸放大器與CNC通過(guò)串行數(shù)據(jù)電纜線交換信息，CNC不斷地讀取從主軸放大器串行數(shù)據(jù)電纜傳送過(guò)來(lái)的信息，包括主軸放大器、主軸電機(jī)及編碼器等信息，當(dāng)信息中有電機(jī)傳感器信號(hào)斷線信息時(shí)，就在CNC上顯示SP9073報(bào)警，七段LED數(shù)碼管上顯示73。

SP9073報(bào)警信息是電機(jī)傳感器信號(hào)斷線，但故障原因不僅限于反饋電纜線斷線，此故障的產(chǎn)生包括幾個(gè)環(huán)節(jié)，可能故障原因有：

①傳感器參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。②主軸放大器控制印制電路權(quán)故障，或者連接錯(cuò)設(shè)導(dǎo)致反饋信號(hào)無(wú)法收到。③主軸電機(jī)內(nèi)部傳感器故障或位置調(diào)整故障。④主軸電機(jī)傳感器的反饋電纜故障。⑤外部有高頻干擾信號(hào)，造成反饋信號(hào)傳輸不正常。

故障分析：

①參數(shù)沒(méi)人修改;②傳感器反饋電纜連接位置正確;③反饋電纜線沒(méi)有斷線現(xiàn)象，但反饋電纜與動(dòng)力電纜沒(méi)有分開(kāi)走線;④重新把反饋電纜分開(kāi)走線，再重新上電測(cè)試，運(yùn)行正常。

故障解決：

①重新把反饋電纜與動(dòng)力電纜分開(kāi)重新走線，機(jī)床工作正常。

②把產(chǎn)生故障的原因盡可能羅列清楚，再對(duì)故障原因進(jìn)行排除。

3? 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床作為典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，與其它機(jī)電產(chǎn)品在維護(hù)與維修方面有很多相似之處，但要確保其高精度可靠運(yùn)行，維護(hù)與維修人員的工作難度還是很大的。其不光要有較強(qiáng)的動(dòng)手能力、豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和維修經(jīng)驗(yàn)，還要有良好的職業(yè)道德責(zé)任感。平時(shí)做好數(shù)控機(jī)床維護(hù)保養(yǎng)工作，規(guī)范操作，可以大大降低機(jī)床故障率。在處理故障原因時(shí)，要做到具體問(wèn)題具體分析，多角度考慮問(wèn)題，逐步縮減排查范圍。通過(guò)熟悉數(shù)控機(jī)床工作原理和控制過(guò)程，結(jié)合相關(guān)診斷工具，慢慢積累故障處理經(jīng)驗(yàn)，注意觀察數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生狀況，從而摸索出故障發(fā)生的規(guī)律，能快速的判斷問(wèn)題所在及時(shí)排除故障，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。

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