數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修論文概要.doc

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修論文摘要 :數(shù)控機(jī)床故障診斷數(shù)控機(jī)床是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),一臺(tái)數(shù)控機(jī)床既有機(jī)械裝 置、液壓系統(tǒng),又有電 氣控制部分和軟件程序等。組成數(shù)控機(jī)床的這些部分, 由于種種原因,不可避免 地會(huì)發(fā)生不同程度、不同類型的故障,導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床 不能正常工作。故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的第一步 , 它不僅可以迅速查明故 障原因 , 排除故障 , 也可以起到預(yù)防故障發(fā)生與擴(kuò)大的作用。 文章結(jié)合數(shù)控機(jī)床中 幾個(gè)故障的維修實(shí)例 , 說(shuō)明加強(qiáng)理論學(xué)習(xí) , 適當(dāng)了解數(shù)控系統(tǒng)硬件的相關(guān)連接及 工作原理 , 了解 PLC 與外部器件的聯(lián)系 , 并注重系統(tǒng)保養(yǎng) , 對(duì)于準(zhǔn)確維修數(shù)控機(jī)床 故障 , 降低機(jī)床故障率具有重要意義。關(guān)鍵詞 : 數(shù)控機(jī)床 PLC ;故障診斷 ; 故障維修一、數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法數(shù)控設(shè)備是一種自動(dòng)化程度較高, 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備, 是企業(yè)的重 點(diǎn)、關(guān)鍵設(shè)備。要發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的高效益,就必須正確的操作和精心的維護(hù),才 能保證設(shè)備的利用率。 正確的操作使用能夠防止機(jī)床非正常磨損, 避免突發(fā)故障; 做好日常維護(hù)保養(yǎng), 可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài), 延緩劣化進(jìn)程, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)和 消滅故障隱患,從而保證安全運(yùn)行,故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的第一步 , 它 不僅可以迅速查明故障原因 , 排除故障 , 也可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴(kuò)大的作 用。一般來(lái)說(shuō) , 數(shù)控機(jī)床的故障診斷方法主要有以下幾種 :(一 常規(guī)診斷法對(duì)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(dòng)、主軸 驅(qū)動(dòng)、電機(jī)、輸入 /輸出信號(hào)的連接是否正確、可靠 ;(3CNC、伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng) ;(4CNC、 伺服驅(qū)動(dòng)、 主軸驅(qū)動(dòng) 等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確 ;(5液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑部件的油 壓、氣壓等是否符合機(jī)床要求 ;(6電器元件、機(jī)械部件是否有明顯的損壞。 (二 狀態(tài)診斷法通過(guò)監(jiān)測(cè)執(zhí)行元件的工作狀態(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(dòng)系統(tǒng)、電源模塊等部件主要參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè) , 及數(shù)控系統(tǒng)全 部輸入輸出信號(hào)包括內(nèi)部繼電器、定時(shí)器等的狀態(tài) , 也可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的診斷 參數(shù)予以檢查。(三 動(dòng)作診斷法通過(guò)觀察、監(jiān)視機(jī)床的實(shí)際動(dòng)作 , 判斷動(dòng)作不良部位 , 并由此來(lái)追溯故障源。 (四 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(duì)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(cè)試的診斷方法。 主要包括開(kāi)機(jī)自診斷、 在線 監(jiān)控和脫機(jī)測(cè)試三個(gè)方面的內(nèi)容。二、故障的調(diào)查與分析這是排故的第一階段,是非常關(guān)鍵的階段,主要應(yīng)作好下列工作:詢問(wèn)調(diào)查 在接到機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障要求排除的信息時(shí),首先應(yīng)要求操作者盡 量保持現(xiàn)場(chǎng)故障狀態(tài), 不做任何處理, 這樣有利于迅速精確地分析故障原因。 同 時(shí)仔細(xì)詢問(wèn)故障指示情況、 故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況, 依此做出初步判斷, 以便確定現(xiàn)場(chǎng)排故所應(yīng)攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等,減少往返時(shí)間。 現(xiàn)場(chǎng)檢查 到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后, 首先要驗(yàn)證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、 完整性, 從而核實(shí)初步判斷的準(zhǔn)確度。 由于操作者的水平, 對(duì)故障狀況描述不清甚至完全不準(zhǔn)確的情況不乏其例, 因此到現(xiàn)場(chǎng)后仍然不要急于動(dòng)手處理, 重新仔細(xì)調(diào)查各 種情況,以免破壞了現(xiàn)場(chǎng),使排故增加難度。故障分析 根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型,從而 確定排故原則。 由于大多數(shù)故障是有指示的, 所以一般情況下, 對(duì)照機(jī)床配套的 數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊(cè)和使用說(shuō)明書(shū),可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。 確定原因 對(duì)多種可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因,這時(shí)對(duì) 維修人員是一種對(duì)該機(jī)床熟悉程度、 知識(shí)水平、 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和分析判斷能力的綜合 考驗(yàn)。 排故準(zhǔn)備 有的故障的排除方法可能很簡(jiǎn)單,有些故障則往往較復(fù)雜, 需要做一系列的準(zhǔn)備工作,例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸、零部件的修理, 元器件的采購(gòu)甚至排故計(jì)劃步驟的制定等等。數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、 分析與診斷的過(guò)程也就是故障的排除過(guò)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。下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。(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。詢問(wèn)向故障現(xiàn)場(chǎng)人員仔細(xì)詢問(wèn)故障產(chǎn)生的過(guò)程、 故障表象及故障后果, 并且在 整個(gè)分析判斷過(guò)程中可能要多次詢問(wèn)。目視 總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài) (例如各坐標(biāo)軸位置、 主 軸狀態(tài)、刀庫(kù)、機(jī)械手位置等 ,各電控裝置 (如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤(rùn)滑裝置 等 有無(wú)報(bào)警指示,局部查看有無(wú)保險(xiǎn)燒煅,元器件燒焦、開(kāi)裂、電線電纜脫落, 各操作元件位置正確與否等等。觸摸 在整機(jī)斷電條件下可以通過(guò)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(hào)導(dǎo)線 (如伺服與電機(jī)接觸器接線 的聯(lián)接狀況等來(lái)發(fā)現(xiàn)可 能出現(xiàn)故障的原因。通電 這是指為了檢查有無(wú)冒煙、打火、有無(wú)異常聲音、氣味以及觸摸有無(wú)過(guò) 熱電動(dòng)機(jī)和元件存在而通電,一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。(2儀器檢查法使用常規(guī)電工儀表,對(duì)各組交、直流電源電壓,對(duì)相關(guān)直流及脈 沖信號(hào)等進(jìn)行測(cè)量, 從中找尋可能的故障。 例如用萬(wàn)用表檢查各電源情況, 及對(duì) 某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號(hào)狀態(tài)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量, 用示波器觀察相關(guān)的脈動(dòng)信號(hào) 的幅值、相位甚至有無(wú),用 PLC 編程器查找 PLC 程序中的故障部位及原因等。 (3信號(hào)與報(bào)警指示分析法硬件報(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, 結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說(shuō)明便可獲知指示內(nèi)容及 故障原因與排除方法。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, 依據(jù)顯示的報(bào)警號(hào)對(duì)照相應(yīng)的診斷說(shuō)明手冊(cè)便可獲知可能的故障原 因及故障排除方法。(4接口狀態(tài)檢查法 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將 PLC 集成于其中, 而 CNC 與 PLC 之間則以 一系列接口信號(hào)形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號(hào)錯(cuò)誤或丟失相關(guān)的, 這些接口信號(hào)有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入 /輸出板上有指示燈顯示,有的可 以通過(guò)簡(jiǎn)單操作在 CRT 屏幕上顯示, 而所有的接口信號(hào)都可以用 PLC 編程器調(diào)出。 這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機(jī)床的接口信號(hào), 又要熟悉 PLC 編程器的 應(yīng)用。(5參數(shù)調(diào)整法 數(shù)控系統(tǒng)、 PLC 及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng) 不同機(jī)床、 不同工作狀態(tài)的要求。 這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機(jī)床相匹配,而且更是使機(jī)床各項(xiàng)功能達(dá)到最佳化所必需的。因此,任何參數(shù)的變化 (尤 其是模擬量參數(shù) 甚至丟失都是不允許的;而隨機(jī)床的長(zhǎng)期運(yùn)行所引起的機(jī)械或 電氣性能的變化會(huì)打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。 此類故障多指故障分類一 節(jié)中后一類故障, 需要重新調(diào)整相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)方可排除。 這種方法對(duì)維 修人員的要求是很高的, 不僅要對(duì)具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解, 既知曉其地址熟 悉其作用,而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。三、電氣維修與故障的排除這是排故的第二階段,是實(shí)施階段。如前所述, 電氣故障的分析過(guò)程也就是故障的排除過(guò)程, 因此電氣故障的一些常 用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過(guò)了, 本節(jié)則列舉幾個(gè)常見(jiàn)電氣故 障做一簡(jiǎn)要介紹,供維修者參考。(1電源 電源是維修系統(tǒng)乃至整個(gè)機(jī)床正常工作的能量來(lái)源, 它的失效或者故障 輕者會(huì)丟失數(shù)據(jù)、 造成停機(jī)。 重者會(huì)毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。 西方國(guó)家由于電力 充足, 電網(wǎng)質(zhì)量高, 因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)考慮較少, 這對(duì)于我國(guó)有較大波 動(dòng)和高次諧波的電力供電網(wǎng)來(lái)說(shuō)就略顯不足, 再加上某些人為的因素, 難免出現(xiàn) 由電源而引起的故障。我們?cè)谠O(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的供電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量做到:提供獨(dú)立的配電箱而不與其他設(shè)備串用。電網(wǎng)供電質(zhì)量較差的地區(qū)應(yīng)配備三相交流穩(wěn)壓裝置。電源始端有良好的接地。進(jìn)入數(shù)控機(jī)床的三相電源應(yīng)采用三相五線制,中線 (N與接地 (PE嚴(yán)格分開(kāi)。 電柜內(nèi)電器件的布局和交、直流電線的敷設(shè)要相互隔離。(2數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障位置環(huán)報(bào)警。 可能是位置測(cè)量回路開(kāi)路; 測(cè)量元件損壞; 位置控制建立的接口 信號(hào)不存在等。坐標(biāo)軸在沒(méi)有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。 可能是漂移過(guò)大; 位置環(huán)或速度環(huán)接成 正反饋;反饋接線開(kāi)路;測(cè)量元件損壞。(3機(jī)床坐標(biāo)找不到零點(diǎn)?？赡苁橇惴较蛟谶h(yuǎn)離零點(diǎn);編碼器損壞或接線開(kāi)路; 光柵零點(diǎn)標(biāo)記移位;回零減速開(kāi)關(guān)失靈。(4機(jī)床動(dòng)態(tài)特性變差,工件加工質(zhì)量下降,甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動(dòng)。 這其中有很大一種可能是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)間隙過(guò)大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤(rùn)滑不 充分甚至磨損造成的; 對(duì)于電氣控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)則可能是速度環(huán)、 位置環(huán)和相關(guān)參 數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài),應(yīng)在機(jī)械故障基本排除后重新進(jìn)行最佳化調(diào)整。(5偶發(fā)性停機(jī)故障。這里有兩種可能的情況:一種情況是如前所述的相關(guān)軟件 設(shè)計(jì)中的問(wèn)題造成在某些特定的操作與功能運(yùn)行組合下的停機(jī)故障, 一般情況下 機(jī)床斷電后重新通電便會(huì)消失; 另一種情況是由環(huán)境條件引起的, 如強(qiáng)力干擾 (電 網(wǎng)或周邊設(shè)備 、溫度過(guò)高、濕度過(guò)大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視,例 如南方地區(qū)將機(jī)床置于普通廠房甚至靠近敞開(kāi)的大門附近,電柜長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)門運(yùn) 行, 附近有大量產(chǎn)生粉塵、 金屬屑或水霧的設(shè)備等等。 這些因素不僅會(huì)造成故障, 嚴(yán)重的還會(huì)損壞系統(tǒng)與機(jī)床,務(wù)必注意改善。本文由于篇幅所限不做更多的介紹, 讀者可參閱數(shù)控機(jī)床的隨機(jī)資料及其他專門 介紹各種故障的文章。四、維修排故后的總結(jié)提高工作對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣故障進(jìn)行維修和分析排除后的總結(jié)與提高工作是排故的第三階 段,也是十分重要的階段,應(yīng)引起足夠重視?？偨Y(jié)提高工作的主要內(nèi)容包括:詳細(xì)記錄從故障的發(fā)生、 分析判斷到排除全過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題, 采取的各 種措施, 涉及到的相關(guān)電路圖、 相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件, 其間錯(cuò)誤分析和排故方法 也應(yīng)記錄并記錄其無(wú)效的原因。 除填入維修檔案外, 內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書(shū) 寫(xiě)。有條件的維修人員應(yīng)該從較典型的故障排除實(shí)踐中找出常有普遍意義的內(nèi)容 作為研究課題進(jìn)行理論性探討, 寫(xiě)出論文, 從而達(dá)到提高的目的。 特別是在有些 故障的排除中并未經(jīng)由認(rèn)真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障, 這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要?？偨Y(jié)故障排除過(guò)程中所需要的各類圖樣、 文字資料, 若有不足應(yīng)事后想辦法補(bǔ) 濟(jì),而且在隨后的日子里研讀,以備將來(lái)之需。從排故過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí),制定學(xué)習(xí)計(jì)劃,力爭(zhēng)盡快補(bǔ)課。找出工具、儀表、備件之不足,條件允許時(shí)補(bǔ)齊。總結(jié)提高工作的好處是:迅速提高維修者的理論水平和維修能力。提高重復(fù)性故障的維修速度。利于分析設(shè)備的故障率及可維修性,改進(jìn)操作規(guī)程,提高機(jī)床壽命和利用率。 可改進(jìn)機(jī)床電氣原設(shè)計(jì)之不足。資源共享。