數(shù)控機(jī)床常見的故障及檢測原則

熊小剛

摘要：數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備，其故障發(fā)生的原因一般都比較復(fù)雜，這給故障診斷和排除帶來不少困難。本文主要對數(shù)控機(jī)床常見故障分類、數(shù)控機(jī)床故障檢測原則進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障;檢測;原則

一、數(shù)控機(jī)床常見故障分類

為了便于故障分析和處理，本節(jié)按故障發(fā)生的部位、故障性質(zhì)及故障原因等對常見故障做如下分類。

1.??? 按數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的部件分類（1）主機(jī)故障

數(shù)控機(jī)床的主機(jī)部分，主要包括機(jī)械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護(hù)裝置。常見的主機(jī)故障有：因機(jī)械安裝、調(diào)試及操作使用不當(dāng)?shù)仍蛞鸬臋C(jī)械傳動故障與導(dǎo)軌副摩擦過大故障。故障表現(xiàn)為傳動噪聲大，加工精度差，運(yùn)行阻力大。例如：傳動鏈的撓性聯(lián)軸器松動，齒輪、絲杠與軸承缺油，導(dǎo)軌塞鐵調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)軌潤滑不良以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)仍蚓稍斐梢陨瞎收稀Ｓ绕鋺?yīng)引起重視的是，機(jī)床各部位標(biāo)明的注油點(diǎn)（注油孔）須定時(shí)、定量加注潤滑油（脂），.這是機(jī)床各傳動鏈正常運(yùn)行的保證。另外，液壓、潤滑與氣動系統(tǒng)的故障主要是管路阻塞或密封不良，引起泄漏，造成系統(tǒng)無法正常工作。

（2）電氣故障

電氣故障分弱電故障與強(qiáng)點(diǎn)故障。弱電部分主要指CNC裝置、PLC控制器、CRT顯示器以及伺服單元、輸入/輸出裝置等電子電路，這部分又有硬件故障與軟件故障之分。硬件故障主要是指上述各裝置的印制電路板上的集成電路芯片、分立元件、接插件以及外部連接組件等發(fā)生的故障。常見的軟件故障有：加工程序出錯(cuò)，系統(tǒng)程序和參數(shù)的改變或丟失、計(jì)算機(jī)的運(yùn)算出錯(cuò)等。強(qiáng)電故障是指繼電器、接觸器、開關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電磁鐵、行程開關(guān)等電器元器件及其所組成的電路故障。這部分的故障十分常見，必須引起足夠的重視。

2.??? 按數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的性質(zhì)分類（1）系統(tǒng)性故障

系統(tǒng)性故障，通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設(shè)定的限度，工作中的數(shù)控機(jī)床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象極為常見。例如：液壓系統(tǒng)的壓力值隨著液壓回路過濾器的阻塞而降到某一設(shè)定參數(shù)時(shí)，必然會發(fā)生液壓系統(tǒng)故障報(bào)警使系統(tǒng)斷電停機(jī);又如：潤滑、冷卻或液壓等系統(tǒng)由于管路泄漏引起游標(biāo)下降到使用限值，必然會發(fā)生液位報(bào)警使機(jī)床停機(jī);再如：機(jī)床加工中因切削用量過大達(dá)到某一限值是必然會發(fā)生過載或超溫報(bào)警，導(dǎo)致系統(tǒng)迅速停機(jī)。因此，正確的使用與精心維護(hù)是杜絕或避免這類系統(tǒng)性故障發(fā)生的切實(shí)保障。

（2）隨機(jī)性故障

隨機(jī)性故障，通常是指數(shù)控機(jī)床在同樣的條件下工作時(shí)只偶然發(fā)生一次或兩次的故障。有的文獻(xiàn)上稱此為“軟故障”o由于此類故障在各種條件相同的狀態(tài)下只偶然發(fā)生一兩次，因此，隨機(jī)性故障的原因分析與故障診斷較其他故障困難得多。

3.??? 按數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的原因分類（1）數(shù)控機(jī)床自身故障

這類故障的發(fā)生是由于數(shù)控機(jī)床自身的原因引起的，與外部使用環(huán)境條件無關(guān)。數(shù)控機(jī)床所發(fā)生的絕大多數(shù)故障均屬此類故障，但應(yīng)區(qū)別有些故障并非機(jī)床本身而是外部原因所造成的。

（2）數(shù)控機(jī)床外部故障

這類故障是由于外部原因造成的。例如：數(shù)控機(jī)床的供電電壓過低，波動過大，相序不對或三相電壓不平衡;周圍的環(huán)境溫度過高，有害氣體、潮氣、粉塵侵入;外來振動和干擾，如電焊機(jī)所產(chǎn)生的電火花干擾等均有可能使數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障。還有人為因素所造成的故障，如操作不當(dāng)，手動進(jìn)給過快造成超程報(bào)警，自動切削進(jìn)給過快造成過載報(bào)警。又如操作人員不按時(shí)按量給機(jī)床機(jī)械傳動系統(tǒng)加注潤滑油，易造成傳動噪聲或?qū)к壞Σ料禂?shù)過大，而使工作臺進(jìn)給超載。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，首次采用數(shù)控機(jī)床或由不熟練工人來操作，在使用第一年內(nèi)，由于操作不當(dāng)所造成的外部故障要占三分之一以上。

除上述常見故障分類外，還可按故障發(fā)生時(shí)有無破壞性來分，可分為破壞性故障和非破壞性故障;按故障發(fā)生的部位分，可分為數(shù)控裝置故障，進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障、主軸系統(tǒng)故障、刀架、刀庫、工作臺故障等。

二、數(shù)控機(jī)床故障檢測原則

在檢測故障過程中，應(yīng)充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，如系統(tǒng)的開機(jī)診斷、運(yùn)行診斷、PLC的監(jiān)控功能。根據(jù)需要隨時(shí)檢測有關(guān)部分的工作狀態(tài)和接口信息。同時(shí)還應(yīng)靈活應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)故障檢查的一些行之有效的方法，如交換法、隔離法等。另外，從監(jiān)測排除故障中還應(yīng)掌握以下若干原則。

1.??? 先方案后操作（或先靜后動）

維護(hù)維修人員碰到機(jī)床故障后，先靜下心來，考慮出分析方案再動手。維修人員本身要做到先靜后動，不可盲目動手，應(yīng)先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，閱讀機(jī)床說明書、圖樣資料后，方可動手查找和處理故障。如果上來就碰這敲那連此斷彼，徒勞的結(jié)果也許尚可容忍，但造成現(xiàn)場破壞導(dǎo)致誤判或者引入新的故障導(dǎo)致更大的后果則后患無窮。

2.??? 先安檢后通電

確定方案后，對有故障的機(jī)床仍要秉承先靜后動的原則，先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過觀察測試、分析，確認(rèn)為非惡性循環(huán)性故障，或非破壞性故障后，方可給機(jī)床通電，在運(yùn)行工況下，進(jìn)行動態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測試，查找故障。然而對惡性的破壞性故障，必須先排除危險(xiǎn)后，方可通電，在運(yùn)行工況下進(jìn)行動態(tài)診斷。

3.??? 先軟件后硬件

當(dāng)發(fā)生故障的機(jī)床通電后，應(yīng)先檢查軟件的工作是否仍正常。有些可能是軟件的參數(shù)丟失或者是操作人員使用方式、操作方法不對而造成的報(bào)警或故障。切忌一上來就大拆大卸，一直造成更大的后果。

4.??? 先外部后內(nèi)部

數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、電氣一體化的機(jī)床，故其故障的發(fā)射管內(nèi)必然要從機(jī)械、液壓、電氣這三者綜合反映出來。數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則。即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先采用望、聞、聽、問等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。比如：數(shù)控機(jī)床中，外部的行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、液壓氣動元件以及印制電路板插頭座、邊緣接插件與外部或相互之間的連接部位、電控柜插座或端子排這些機(jī)電設(shè)備之間的連接部位，因其接觸不良造成信號傳遞失靈，是產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床故障的重要因素。此外，由于工業(yè)環(huán)境中，溫度、濕度變化較大，油污或粉塵對元件及線路板的污染，機(jī)械的振動等，對于信號傳送通道的接插件都將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在檢修中重視這些因素，首先檢查這些部位就可以迅速排除較多的故障。另外，盡量避免隨意地啟封和拆卸，不適當(dāng)?shù)拇蟛鸫笮?，往往會擴(kuò)大故障，使機(jī)床大傷元?dú)?，喪失精度，降低性能?/p>

5.??? 先機(jī)械后電氣

由于數(shù)控機(jī)床是一種自動化程度高、技術(shù)較復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。一般來講，機(jī)械故障較易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度要大些。先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的檢修中，首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動、液壓部分是否正常等。從經(jīng)驗(yàn)看來，數(shù)控機(jī)床的故障中有很大部分是由機(jī)械動作失誤引起的。所以，在故障檢修之前，首先逐一排除機(jī)械性的故障，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。

6.??? 先公用后專用

公用性的問題往往影響全局，而專用性的問題只影響局部。如機(jī)床的幾個(gè)進(jìn)給軸都不能運(yùn)動，這時(shí)應(yīng)先檢查和排除各軸公用的CNC、PLC、電源、液壓等公用部分的故障，然后再設(shè)法排除某軸的局部問題。又如電網(wǎng)或主電源故障是全局性的，因此一般應(yīng)首先檢查電源部分，看看保險(xiǎn)絲時(shí)候正常，直流電壓輸出是否正常?？傊?，只有先解決影響一大片的主要矛盾，局部的和次要的矛盾才有可能迎刃而解。

7.??? 先簡單后復(fù)雜

當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋、一時(shí)無從下手時(shí)，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。常常在解決簡單故障的過程中，難度大的問題也可能變得容易，或者在排除簡易故障時(shí)受到啟發(fā)，對復(fù)雜故障的認(rèn)識更為清晰，從而也有了解決辦法。

8.??? 先一般后特殊

在排除某一故障時(shí)，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。例如：當(dāng)數(shù)控車床z軸回零不準(zhǔn)時(shí)，常常是由于降速擋塊位置走動所造成。一旦出現(xiàn)這一故障，應(yīng)先檢查該擋塊位置，在排除這一常見的可能性之后，再檢查脈沖編碼器、位置控制等環(huán)節(jié)。

總之，在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，視故障的難易程度，以及故障是否屬于常見性故障，合理的采用不同的分析問題和解決問題的方法。