數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修論文概要

1、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

2、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。一般來說 , 數(shù)控機(jī)床的故障 診斷方法主要有以

3、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 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 通過監(jiān)測執(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)

4、、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 , 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(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 : 詢問調(diào)查 在接到機(jī)床 現(xiàn)場出

5、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)場檢查 到達(dá) 現(xiàn)場 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,使排故增加 難度。 故障分析 根據(jù)已知的故障狀況按

6、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 說明書,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 診斷的過程

7、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。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 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(gè)分析判斷 過程中可能要多次 詢問。 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、機(jī)械手位置等 ,各電控裝置 （如數(shù)控系 統(tǒng)、溫控裝置、潤 滑裝置 等 有無報(bào)警指示,局部查看有無保 險(xiǎn)燒煅,元器件燒焦、開裂、電線電纜 脫落, 各操作

8、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冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過 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)行測量,從中找尋可能的故障。 例如用萬用表 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)測量點(diǎn)的測量,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，用PLC編程器查找PLC程序

9、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

10、入/輸出板上有指示燈 顯示,有的可 以通過簡單操作在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

11、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 過程也就是故障的排除 過程, 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 綜合介紹過了, 本節(jié)則列舉幾個(gè)常見電氣故 障做一簡要介紹,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。 西方國家由于 電力 充

12、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)于我國有較大波 動(dòng)和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足,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 在設(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。 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。 可能是位置測量回路開路 ;測量元件損壞; 位置控制建立的接口 信號(hào)不存在等。 坐

13、標(biāo)軸在沒有指令的情況下 產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。 可能是漂移過大; 位置環(huán)或速度環(huán)接成 正反饋;反饋接線開路;測量元件 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路; 光柵零點(diǎn)標(biāo)記移位;回零減速開關(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)間隙過大甚至磨 損嚴(yán)重或者 導(dǎo)軌潤滑不 充分甚至磨損造成的;對(duì)于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(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

14、關(guān) 軟件 設(shè)計(jì)中的問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 、溫度過高、濕度過大等。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的大 門附近,電柜長時(shí)間開門運(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

15、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。 總結(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 過程中出現(xiàn)的各種問題， 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 寫。 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。 總結(jié)故障排除 過程中所需要的各 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,以備將來之需。 從排故過程中發(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