數控機床常見(jiàn)故障分析與排除

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　　摘要：由于數控機床是技術(shù)密集和知識密集的自動(dòng)化設備，一旦出現故障，維修困難的問(wèn)題將嚴重影響數控機床開(kāi)動(dòng)率，造成設備閑置，資源浪費。本文闡述了數控機床故障分析與排除的一般方法，提出了對維修人員的技術(shù)培訓是盡快解決數控機床故障的重要措施。

　　關(guān)鍵詞：數控機床;故障診斷;維修;排除

　　數控機床技術(shù)集機械制造技術(shù)、控制技術(shù)、伺服驅動(dòng)、精密測量、數據通信等各項技術(shù)于一體，是機加工領(lǐng)域中典型的機電一體化技術(shù)。由于數控機床能按程序自動(dòng)加工零件，無(wú)須使用復雜和專(zhuān)用的工模夾具，能比較好地解決中小批量、多品種和復雜零件的自動(dòng)化加工，生產(chǎn)率高，加工零件一致性好，質(zhì)量穩定，便于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時(shí)具有柔性、高精、高速的特點(diǎn)。因而在機械制造業(yè)中的應用越來(lái)越廣泛。但是，數控機床在使用過(guò)程中，不可避免地會(huì )出現一些故障而影響生產(chǎn)，因此，數控機床的故障診斷與維修是數控機床在使用過(guò)程中的重要組成部分，是數控機床長(cháng)期可靠運行的重要保障。

　　一、數控機床故障的分類(lèi)

　　數控機床是機、電、液一體化的技術(shù)密集和知識密集的自動(dòng)化設備，其故障發(fā)生的原因比較復雜，根據數控機床的故障起因、故障性質(zhì)、發(fā)生部位以及有無(wú)報警等可對數控機床常見(jiàn)故障作如下分類(lèi)：

　　(1)按故障起因的相關(guān)性可分為非關(guān)聯(lián)性故障和關(guān)聯(lián)性故障。非關(guān)聯(lián)性故障與系統本身無(wú)關(guān)，是由于運輸、安裝等原因造成的;而關(guān)聯(lián)性故障又可分為系統故障和隨機故障，系統故障是指機床或數控系統部分在一定條件下必然出現的故障，是一種可重演的故障;隨機故障是指偶然出現的故障，是由于機械結構和局部松動(dòng)、系統控制軟件不完善、硬件工作特性曲線(xiàn)下降、電氣元器件品質(zhì)因數降低等原因造成的，這類(lèi)故障在同樣條件下只偶然出現一兩次。

　　(2)按故障有無(wú)診斷顯示可分為有診斷顯示故障和無(wú)診斷顯示故障。有診斷顯示的故障一般都與控制部分有關(guān)，較易排除;無(wú)診斷顯示的故障，維修人員只能根據出現故障前后的情況來(lái)分析判斷，所以排除故障的難度較 大。

　　(3)按故障發(fā)生的性質(zhì)可分為破壞性故障和非破壞性故障。破壞性故障是指由于伺服系統失控造成“飛車(chē)”、短路燒保險等故障，只能根據操作者提供的情況進(jìn)行維修，難度較大且有一定的風(fēng)險，在維修和排除這種故障時(shí)不允許故障重復出現;非破壞性故障可以經(jīng)過(guò)多次試驗、重演故障來(lái)分析故障的原因，排除較易。

　　(4)按故障發(fā)生部位可分為電氣故障和機械故障。電氣故障一般發(fā)生在系統裝置、伺服驅動(dòng)單元和機床電氣等控制部位，一般是由于電氣元器件品質(zhì)因數下降、元器件焊接松動(dòng)、接插件接觸不良或損壞等因素引起;機械故障一般發(fā)生在機械運動(dòng)部位，是指機械部分在安裝、調試、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動(dòng)、使用和維護操作不當而引起的機械傳動(dòng)故障及導軌運動(dòng)摩擦過(guò)大等故障，主要表現為主軸停轉、噪聲大、產(chǎn)生切削振動(dòng)、刀架不轉、加工精度不穩定等特征。

　　二、數控機床故障診斷的一般方法

　　在數控機床出現故障時(shí)，操作人員應及時(shí)采取措施，停止系統運行，保護好現場(chǎng)，先進(jìn)行故障檢測，隨之對故障判定及隔離，分離出故障的部位或模塊，最后對故障進(jìn)行定位。具體方法有：

　　(1)直觀(guān)法。直觀(guān)法是利用人的手、眼、耳、鼻等感覺(jué)器官查找故障的原因，縮小故障的檢查范圍，往往將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印制電路板，從而對故障進(jìn)行定位，這是最簡(jiǎn)單、最基本的故障診斷方法。

　　(2)自診斷功能�，F代的數控系統已經(jīng)具備了較強的自診斷功能，能隨時(shí)監視數控系統硬件和軟件的工作情況，根據報警號或數碼管、指示燈，確定故障原因和部位，這個(gè)方法是當前維修時(shí)最有效的方法。

　　(3)參數檢查。數控機床的參數設置是否合理直接關(guān)系到機床能否正常工作，在有些情況下，通過(guò)對參數的檢查或修改，可以判斷故障所在。

　　(4)替換法。利用備用模塊或電路板替換有故障疑點(diǎn)的模塊或電路板，觀(guān)察故障轉移的情況，這是一種簡(jiǎn)單易行的方法，也是現場(chǎng)判斷時(shí)常用的方法之一。

　　(5)測量法。利用各種檢測儀器，對故障疑點(diǎn)進(jìn)行電流、電壓和波形測量，將測量值與正常值進(jìn)行比較，分析故障所在的位置。

　　(6)原理分析法。根據C N C系統的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數，然后用萬(wàn)用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測量、分析和比較，從而對故障定位。

　　三、故障診斷與排除的實(shí)例

　　數控機床是機、電、液一體化的技術(shù)密集和知識密集的自動(dòng)化設備，并且各類(lèi)數控機床所配的數控系統硬軟件越來(lái)越復雜，再則制造廠(chǎng)商不完全向用戶(hù)提供硬軟件資料，因此，數控系統的故障維修是很困難的。作為用戶(hù)級的維修人員，不僅應具有電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)、機械理論和機械加工工藝、液壓傳動(dòng)等技術(shù)知識，還應具有綜合分析和解決問(wèn)題的能力，能盡快查明故障原因，及時(shí)排除故障，提高數控機床的開(kāi)動(dòng)率。

　　如我們的G S K980T數控車(chē)床投入使用時(shí)，由于操作人員都是新手，對數控機床的結構性能、按鈕功能及操作方法不熟練，在回零前就直接調入程序，循環(huán)啟動(dòng)加工工件，差點(diǎn)造成車(chē)刀與工件的碰撞，操作人員手忙腳亂中按下了急停按鈕。隨后接著(zhù)回零，C R T顯示屏上顯示“準備未緒”報警字樣，由于是新設備，操作人員對設備沒(méi)有足夠的了解，只好向廠(chǎng)方維修人員咨詢(xún)，原來(lái)是沒(méi)有旋開(kāi)急停按鈕，于是操作人員旋開(kāi)急停按鈕，按下復位鍵再回零后，故障就被排除了。

　　在設備使用前期，由于操作、調整處理不當還引起參數修改的故障。例如，在配備FANUCO―MD系統的XK5025數控銑床上，開(kāi)機后程序顯示混亂，機床不能正常工作，經(jīng)向初學(xué)操作的人員了解，在向系統傳輸程序時(shí)，出現101號報警，存儲器溢出，在解除該報警時(shí)系統要求將參數設置為改寫(xiě)狀態(tài)，在上電同時(shí)按Delet鍵，有可能是操作者不熟練，在上電時(shí)錯按了R E SE T鍵，造成參數變化，經(jīng)重新傳入備份參數，機床工作正常了。

　　數控機床的機械部件有時(shí)也會(huì )出現故障。例如，在配置FAGOR8055系統在TH5660加工中心上時(shí)，出現了不換刀現象。當加工中心執行到換刀指令后，主軸能夠移動(dòng)到換刀點(diǎn)并準確定位，但沒(méi)有換刀動(dòng)作，經(jīng)對I/O口的追蹤檢查，發(fā)現系統未收到主軸定位應答信號，排查到接線(xiàn)端子處發(fā)現應答信號線(xiàn)松動(dòng)，擰緊后工作正常。

　　伺服驅動(dòng)系統是整個(gè)數控機床的主要故障源之一。由于各軸的運動(dòng)是靠伺服單元控制伺服電機帶動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現的，并用旋轉編碼器作速度反饋，用光柵尺作位置反饋，一般易出故障的地方為旋轉編碼器與伺服單元的驅動(dòng)模塊。例如，FAN UCO―MD系統的XK5025數控銑床，在鉆孔加工中出現434號報警，經(jīng)排查知數控系統的722號診斷參數的第7位為1，說(shuō)明Z軸發(fā)生伺服過(guò)載，進(jìn)一步排查得知是主軸的轉向錯誤，改變主軸轉向故障即被排 除。

　　數控機床的造價(jià)較高，維修費用也相應很高，如果機床出現故障，操作者應該正確記錄、描述故障發(fā)生時(shí)的狀況，以便維修人員能夠做出及時(shí)正確的處理，當故障情況不清楚時(shí)操作者不允許隨意處置。

　　參考文獻：

　　[1]陳志雄.數控機床與數控編程技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005:35.

　　[2]孫健東.數控機床加工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社,2005:123-126.

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