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關(guān)于數控機床故障的分析與診斷技術(shù)
隨著(zhù)制造業(yè)的不斷發(fā)展,機床制造業(yè)數控程度不斷提高,因此數控機床被大量用于工業(yè)以及制造業(yè) 中,成為企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵設備。
1、數控機床的整體故障分析
數控機床故障是指設備或系統因自身原因而喪失規定功能的現象。機床按照其結構以及特性的故障源可分為機械故障和電氣故障兩類(lèi)，其中電氣故障又可細分為系統硬件故障，系統軟件故障，干擾性故障，低壓電氣設備故障，功能組件功能性故障。發(fā)生故障具有相同的規律,一般分為三個(gè)階段:初期運行階段,這個(gè)階段屬于機床的磨合階段，是故障頻發(fā)期,故障曲線(xiàn)呈上升趨勢,此區故障多數屬于設計制造和裝配缺陷造成的。正常運行階段,此時(shí)故障曲線(xiàn)趨近水平,故障率低,此區故障一般是由操作和維護不良造成的偶發(fā)事故。設備衰老階段,此階段故障率大,故障曲線(xiàn)上升快,主要原因是運行過(guò)久、機件老化和磨損過(guò)度造成的。要判斷是機械方面故障還是控制系統故障,其分析方法是:先檢查控制系統,看程序能否正常運行,顯示和其它功能鍵是否正常,有無(wú)報警現象等;再檢查故能部件以及電機和檢測元件,是否能正常運轉,有無(wú)間歇或抖動(dòng)現象,有無(wú)定位不準等問(wèn)題。如果沒(méi)有上述問(wèn)題,則可初步判斷故障原因在機械方面,著(zhù)重檢查傳動(dòng)環(huán)節。檢查傳動(dòng)環(huán)節時(shí)應使電機斷電,用手動(dòng)并配合打表檢查機器。下面針對電氣數控單元故障做詳細分析。
2、數控單元故障分析
數控單元故障為常見(jiàn)的機床電氣故障，它可分為人機交互單元故障，供電單元故障，伺服系統故障，PLC可編程控制器單元故障，位置檢測環(huán)故障，其他故障。人機交互單元故障多為按鈕損壞或者功能失靈，指示燈損壞，導致輸入指令無(wú)法傳輸從而機床功能無(wú)法實(shí)現。通過(guò)更換按鈕或者更換操作面板即可實(shí)現快速維修。供電單元由于供電形式不同，或者由于電源波動(dòng)較大，質(zhì)量不穩定，或者隱藏高頻脈沖。因此要更改接地保護方式添加穩壓電源或者電抗器以及濾波器，用以減少由于電源問(wèn)題=直接導致系統停機或者損壞。伺服系統故障多由于頻繁啟動(dòng)或者長(cháng)期運行造成的元件老化，或者由于低壓直流短路造成，也會(huì )由于瞬間超壓等原因造成。在機床運行中由于電機增益不匹配，負載過(guò)大瞬時(shí)超壓或者電機過(guò)熱卡死，也會(huì )造成系統損壞，當系統損壞時(shí)可以用替換模塊或者插板來(lái)進(jìn)行故障排除。數控系統以及的低壓電器設備包括各功能部件的邏輯控制(如刀庫管理,液壓?jiǎn)?dòng)等),主要由PLC實(shí)現,必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息(如斷電器,伺服閥,指示燈等), 它與外界繁多的各種信號源和執行元件相連接,變化頻繁,發(fā)生故障的可能性較多,故障類(lèi)型較多。位置環(huán)控制多由光柵尺進(jìn)行全閉環(huán)控制。這是由數控系統發(fā)出控制指令,并與位置檢測系統的反饋值相比較,進(jìn)一步完成控制任務(wù)。但是光柵尺由于測量元件損壞或者進(jìn)入雜質(zhì)鐵屑會(huì )影響其測量，或者由于進(jìn)水吹風(fēng)等光柵尺或者讀數頭故障影響測量。
3、數控機床的故障診斷技術(shù)
機床診斷技術(shù)包括：數控系統自診斷，對系統中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測。狀態(tài)診斷：在機床啟動(dòng)后檢測驅動(dòng)，各個(gè)電機的溫升，功率以及運行狀態(tài)。
動(dòng)作診斷，在機床運動(dòng)過(guò)程中檢測各個(gè)功能部件的運動(dòng)狀態(tài)，判斷動(dòng)作不良的部位。操作診斷，見(jiàn)識由于操作失誤或者程序錯誤造成的故障。點(diǎn)檢診斷，定期點(diǎn)檢液壓氣動(dòng)元件以及配電柜，電主軸等功能區。
數控系統故障診斷方法包括直觀(guān)法(望聞問(wèn)切)包括：?jiǎn)?wèn)-機床的故障現象、加工狀況等看-CRT報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護器脫扣等聽(tīng)-異常聲響聞-電氣元件焦糊味及其它異味摸-發(fā)熱、振動(dòng)、接觸不良等。參數檢查法：參數通常是存放在RAM中，有時(shí)電池電壓不足、系統長(cháng)期不通電或外部干擾都會(huì )使參數丟失或混亂，應根據故障特征，檢查和校對有關(guān)參數。隔離法：一些故障，難以區分是數控部分，還是伺服系統或機械部分造成的，常采用隔離法。同類(lèi)對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或將功能相同的模板或單元相互交換。功能程序測試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫(xiě)一些小程序，在診斷故障時(shí)運行這些程序，即可判斷功能的缺失。
數控機床故障診斷應遵循的原則包括：先外部后內部數控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內部的原則，由外向內逐一進(jìn)行檢查排除。先機械后電氣首先檢查機械是否正常，行程開(kāi)關(guān)是否靈活，氣動(dòng)液壓部分是否正常等，在故障檢修之前，首先注意排除機械的故障。先靜后動(dòng)維修人員本身要做到先靜后動(dòng)。首先詢(xún)問(wèn)機床操作人員故障發(fā)生的過(guò)程及狀態(tài)，查閱機床說(shuō)明書(shū)、圖紙資料，進(jìn)行分析后，才可動(dòng)手查找和處理故障。
診斷常用的儀器包括儀表及工具：萬(wàn)用表可測電阻、交、直流電壓，電流相序表可檢測直流驅動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉速表可測量伺服電動(dòng)機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據。鉗形電流表可不斷線(xiàn)檢測電流。測振儀是振動(dòng)檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀可檢測電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現象。邏輯測試筆-可測量數字電路的脈沖、電平。IC測試儀-用于數控系統集成電路元件的檢測和篩選。工具-彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。
診斷用技術(shù)資料主要包括：數控機床電氣說(shuō)明書(shū)，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數表，PLC程序，編程手冊，數控系統安裝與維修手冊，伺服驅動(dòng)系統使用說(shuō)明書(shū)等。數控機床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機床實(shí)物認真仔細地閱讀。一旦機床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。
4 、結語(yǔ)
由于機床的先進(jìn)性與復雜性涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，因此故障種類(lèi)繁多，診斷較為困難，為了解決機床設備的故障，需要注重研究數控機床的診斷與檢測技術(shù)，保證機床長(cháng)期安全平穩運行，發(fā)揮更大效益。
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