數控機床故障診斷論文
數控機床故障診斷論文從不同的角度出發(fā)，設備故障診斷的理論和方法很多，其中故障診斷專(zhuān)家系統方法是近年來(lái)故障診斷領(lǐng)域最顯著(zhù)的成就之一，其內容包括診斷知識的表達、診斷推理方法、不確定性推理及診斷知識的獲取等。
數控機床故障診斷論文【1】
摘 要 故障診斷技術(shù)已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷史，但作為一門(mén)綜合性新學(xué)科《故障診斷學(xué)》，還是近些年發(fā)展起來(lái)的。
關(guān)鍵詞 數控機床 故障樹(shù)分析
1數控機床故障的診斷研究意義所在
故障診斷始于機械設備故障診斷，主要指制造設備和制造過(guò)程的狀態(tài)監測與故障診斷。
制造設備主要指加工機床、夾具、量具和刀具;制造過(guò)程指制造工藝過(guò)程、工藝參數。
機械設備運行時(shí)的狀態(tài)監測與故障診斷包含兩方面內容：一是對設備的運行狀態(tài)進(jìn)行監測;二是在發(fā)現異常情況后對設備的故障進(jìn)行分析、診斷。
設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發(fā)展起來(lái)的。
歐洲各國在歐洲維修團體聯(lián)盟(FENMS)推動(dòng)下，主要以英國倡導的設備綜合工程學(xué)為指導;美國以后勤學(xué)為指導;日本吸收二者特點(diǎn)，提出了全員生產(chǎn)維修(TPM)的觀(guān)點(diǎn)。
美國自1961年開(kāi)始執行阿波羅計劃后，出現一系列因設備故障造成的事故，導致1967年在美國宇航局(NASA)倡導下，由美國海軍研究室(ONR)主持成立了美國機械故障預防小組(MFPG)，并積極從事技術(shù)診斷的開(kāi)發(fā)。
美國診斷技術(shù)在航空、航天、軍事、核能等尖端部門(mén)仍處于世界領(lǐng)先地位。
英國在上世紀60-70年代，以機器保健和狀態(tài)監測協(xié)會(huì )(MHMG&CMA)為最先開(kāi)始研究故障診斷技術(shù)，在摩擦磨損、汽車(chē)和飛機發(fā)電機監測和診斷方面具領(lǐng)先地位。
日本的新日鐵自1971年開(kāi)發(fā)診斷技術(shù)，1976年達到實(shí)用化。
日本診斷技術(shù)在鋼鐵、化工和鐵路等部門(mén)處領(lǐng)先地位。
我國在故障診斷技術(shù)方面起步較晚，1979年才初步接觸設備診斷技術(shù)，近年來(lái)得到迅速發(fā)展。
目前國內對裝備的故障診斷技術(shù)，尤其是板級故障診斷技術(shù)的研究有了較大的進(jìn)展。
經(jīng)過(guò)二十多年的研究與發(fā)展，我國的故障診斷技術(shù)己廣泛應用于軍工、化工、工業(yè)制造等領(lǐng)域，如數控機床、汽車(chē)、發(fā)電、船舶、飛機、衛星、核反應堆等。
2現代故障診斷技術(shù)概述
2.1故障診斷主要內容
故障診斷的實(shí)質(zhì)是在診斷對象出現故障的前提下，通過(guò)來(lái)自外界或系統本身的信息輸入，經(jīng)過(guò)處理，判斷出故障種類(lèi)，定為故障部位(元部件)，進(jìn)而估計出故障可能時(shí)間、嚴重程度、故障原因等，甚至還可以提供評價(jià)、決策以及進(jìn)行維修的建議。
現代故障診斷的主要內容應包括實(shí)時(shí)監測技術(shù)，故障分析(診斷)技術(shù)和故障修復方法三個(gè)部分。
從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的同時(shí)，又作為故障診斷的技術(shù)共同協(xié)調發(fā)展。
2.2數控機床故障診斷常用的方法
(1)直觀(guān)法。
由維修人員利用感覺(jué)器官，觀(guān)察故障發(fā)生時(shí)的各種聲、光、味等異�，F象，查看CNC機床系統的各個(gè)模塊和線(xiàn)路，有無(wú)燒毀和損傷痕跡，迅速將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線(xiàn)路板。
這是一種最基本和常用的方法。
(2)CNC系統自診斷法。
數控系統的自診斷功能，已經(jīng)成為衡量數控系統性能的重要指標，數控系統的自診斷功能實(shí)時(shí)監視數控系統的工作狀態(tài)。
一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息，或通過(guò)發(fā)光二極管指示故障的原因、故障模塊，這是CNC機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。
(3)功能程序測試法。
功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)編程的方法，編制成一個(gè)功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個(gè)測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生可能的部位和故障原因。
(4)模塊交換法。
所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線(xiàn)路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點(diǎn)的部分，將功能相同的模板或單元相互交換，觀(guān)察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。
(5)原理分析法。
根據CNC組成原理，從系統各部件的工作原理著(zhù)手進(jìn)行分析和判斷，從邏輯關(guān)系上分析電路故障疑點(diǎn)的邏輯電平和特征參數，從而確定故障部位的方法。
這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個(gè)系統或每個(gè)部件的工作原理，才能對故障部位進(jìn)行定位。
(6)PLC程序法。
根據PLC報警信息，查閱有關(guān)PLC程序，對照報警點(diǎn)相應的模塊程序，比較相關(guān)I/O元件的邏輯狀態(tài)，判斷故障。
數控機床的故障診斷的方法還有參數檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫法、隔離法和開(kāi)環(huán)檢測法等，這些方法各有特點(diǎn)，維修時(shí)常同時(shí)采用幾種方法綜合運用，分析并逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。
2.3數控機床故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢
(1)針對數控車(chē)床不完整信息和不精確信息的處理利用，更強調信息融合策略和處理技術(shù)，知識的表示方法;(2)針對現代數控設備復雜化、集成化、自動(dòng)化程度的提高以及可持續工作能力和可靠性要求的提高，更強調多智能技術(shù)的融合，系統級診斷技術(shù)，混合智能診斷技術(shù)的研究;(3)針對專(zhuān)家系統知識獲取的瓶頸問(wèn)題，更強調自適應能力和自學(xué)習能力的研究，在線(xiàn)診斷技術(shù)、多傳感器技術(shù)的研究。
數控機床的故障診斷研究【2】
摘 要：本文從不同的角度出發(fā)，討論了設備故障診斷的理論和方法。
關(guān)鍵詞：數控機床;故障診斷;方法;趨勢
1 數控機床故障診斷的研究意義
故障診斷始于機械設備故障診斷，主要指制造設備和制造過(guò)程的狀態(tài)監測與故障診斷。
制造設備主要指加工機床、夾具、量具和刀具;制造過(guò)程指制造工藝過(guò)程、工藝參數。
機械設備運行時(shí)的狀態(tài)監測與故障診斷包含兩方面內容：一是對設備的運行狀態(tài)進(jìn)行監測;二是在發(fā)現異常情況后對設備的故障進(jìn)行分析、診斷。
設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發(fā)展起來(lái)的。
歐洲各國在歐洲維修團體聯(lián)盟(FENMS)推動(dòng)下，主要以英國倡導的設備綜合工程學(xué)為指導;美國以后勤學(xué)為指導;日本吸收二者特點(diǎn)，提出了全員生產(chǎn)維修(TPM)的觀(guān)點(diǎn)。
我國在故障診斷技術(shù)方面起步較晚，1979年才初步接觸設備診斷技術(shù)，近年來(lái)得到迅速發(fā)展。
目前國內對裝備的故障診斷技術(shù)，尤其是板級故障診斷技術(shù)的研究有了較大的進(jìn)展。
經(jīng)過(guò)二十多年的研究與發(fā)展，我國的故障診斷技術(shù)己廣泛應用于軍工、化工、工業(yè)制造等領(lǐng)域，如數控機床、汽車(chē)、發(fā)電、船舶、飛機、衛星、核反應堆等。
2 現代故障診斷技術(shù)概述
2.1故障診斷主要內容 故障診斷的實(shí)質(zhì)是在診斷對象出現故障的前提下，通過(guò)來(lái)自外界或系統本身的信息輸入，經(jīng)過(guò)處理，判斷出故障種類(lèi)，定為故障部位(元部件)，進(jìn)而估計出故障可能時(shí)間、嚴重程度、故障原因等，甚至還可以提供評價(jià)、決策以及進(jìn)行維修的建議。
現代故障診斷的主要內容應包括實(shí)時(shí)監測技術(shù)，故障分析(診斷)技術(shù)和故障修復方法三個(gè)部分。
從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的同時(shí)，又作為故障診斷的技術(shù)共同協(xié)調發(fā)展。
2.2數控機床故障診斷常用的方法
2.2.1直觀(guān)法 由維修人員利用感覺(jué)器官，觀(guān)察故障發(fā)生時(shí)的各種聲、光、味等異�，F象，查看CNC機床系統的各個(gè)模塊和線(xiàn)路，有無(wú)燒毀和損傷痕跡，迅速將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線(xiàn)路板。
這是一種最基本和常用的方法。
2.2.2 CNC系統自診斷法 數控系統的自診斷功能，已經(jīng)成為衡量數控系統性能的重要指標，數控系統的自診斷功能實(shí)時(shí)監視數控系統的工作狀態(tài)。
一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息，或通過(guò)發(fā)光二極管指示故障的原因、故障模塊，這是CNC機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。
2.2.3功能程序測試法 功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)編程的方法，編制成一個(gè)功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個(gè)測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生可能的部位和故障原因。
2.2.4模塊交換法 所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線(xiàn)路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點(diǎn)的部分，將功能相同的模板或單元相互交換，觀(guān)察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。
2.2.5原理分析法 根據CNC組成原理，從系統各部件的工作原理著(zhù)手進(jìn)行分析和判斷，從邏輯關(guān)系上分析電路故障疑點(diǎn)的邏輯電平和特征參數，從而確定故障部位的方法。
這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個(gè)系統或每個(gè)部件的工作原理，才能對故障部位進(jìn)行定位。
2.2.6 PLC程序法 根據PLC報警信息，查閱有關(guān)PLC程序，對照報警點(diǎn)相應的模塊程序，比較相關(guān)I/O元件的邏輯狀態(tài)，判斷故障。
數控機床的故障診斷的方法還有參數檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫法、隔離法和開(kāi)環(huán)檢測法等，這些方法各有特點(diǎn)，維修時(shí)常同時(shí)采用幾種方法綜合運用，分析并逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。
2.3數控機床故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢
2.3.1針對數控車(chē)床不完整信息和不精確信息的處理利用，更強調信息融合策略和處理技術(shù)，知識的表示方法;
2.3.2針對現代數控設備復雜化、集成化、自動(dòng)化程度的提高以及可持續工作能力和可靠性要求的提高，更強調多智能技術(shù)的融合，系統級診斷技術(shù)，混合智能診斷技術(shù)的研究。
2.3.3針對專(zhuān)家系統知識獲取的瓶頸問(wèn)題，更強調自適應能力和自學(xué)習能力的研究，在線(xiàn)診斷技術(shù)、多傳感器技術(shù)的研究。
3 數控機床故障的診斷展望
數控機床的故障診斷一直是困擾操作、維修人員的難題。
由于數控機床的安全性和工作可靠性對于生產(chǎn)單位的效益直接產(chǎn)生很大的影響，專(zhuān)家系統在故障診斷領(lǐng)域中的應用，實(shí)現了基于人類(lèi)專(zhuān)家經(jīng)驗知識的設備與系統故障診斷技術(shù)。
CNC機床作為一個(gè)復雜多變的非線(xiàn)性系統，充分考慮自然情況的變化以及人為誤操作，如何結合模糊技術(shù)以及人工智能方面的優(yōu)點(diǎn)，總結出更加智能的故障診斷方法，將是以后需要努力的方向。
隨著(zhù)設備自動(dòng)化的進(jìn)一步提高，其故障診斷也變得更加的復雜，特別是對于工程機械來(lái)說(shuō)，要解決作業(yè)過(guò)程中的所有故障是十分困難的。
鑒于此情況，在技術(shù)實(shí)力雄厚的科研院所建立遠程故障診斷系統，通過(guò)Internet與工程機械操作現場(chǎng)連接，建立一個(gè)實(shí)時(shí)故障檢測系統，及時(shí)地發(fā)現作業(yè)過(guò)程的故障，迅速地進(jìn)行診斷。
在本地的故障診斷系統無(wú)法解決時(shí)，利用Internet訪(fǎng)問(wèn)遠程故障診斷中心，通過(guò)技術(shù)實(shí)力雄厚的科研院所來(lái)解決這些故障，及時(shí)地恢復生產(chǎn)，也有效地實(shí)現了技術(shù)資源共享，因此基于Internet的遠程故障診斷系統將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。
數控機床的故障診斷與維修論文【3】
1.數控機床系統結構及特點(diǎn)
(1)數控機床系統的結構組成。
由于數控機床設計理念和設計思想的不同，數控機床種類(lèi)繁多并各具特點(diǎn)，但是不管哪一種產(chǎn)品，其系統設計都基于同一個(gè)原理。
大體來(lái)說(shuō)，數控機床系統一般包括控制系統、伺服系統和位置檢測系統三個(gè)部分。
其中，控制系統主要負責整個(gè)機床的運轉過(guò)程，它把對部件的相應程序進(jìn)行運算的結果發(fā)送給伺服系統，然后伺服系統根據接收到的控制指令進(jìn)行分析，機械的運轉由相應的電動(dòng)機來(lái)控制，而機械的運動(dòng)位置和速度的檢測主要由位置檢測系統完成，位置檢測系統將監測到的信息反饋給控制系統后，控制系統又會(huì )對相關(guān)的指令進(jìn)行確認與修正，以確保整個(gè)數控機床正常運轉。
(2)數控機床系統的特點(diǎn)。
數控機床對于現代生產(chǎn)效率的提高有著(zhù)重要的意義。
由于數控機床三個(gè)組成系統之間的緊密協(xié)調工作，使得整個(gè)數控系統在生產(chǎn)運行過(guò)程中具有以下特點(diǎn)：①在運行過(guò)程中，整個(gè)數控機床系統具有較強的安全可靠性。
�、跀悼貦C床運作的環(huán)境要求整個(gè)系統具有較強的環(huán)境適應能力，即使在高溫、潮濕等環(huán)境下也能實(shí)現正常運行。
�、蹟悼貦C床的開(kāi)關(guān)設備可以承受頻繁的起動(dòng)，運行狀態(tài)相對穩定，數控機床系統整體性能比較高。
2.數控機床故障常用診斷方法及維修特點(diǎn)分析
數控機床通常由機床主體、控制介質(zhì)和數控系統組成，而數控系統是整個(gè)數控機床的核心，在整個(gè)機床中起指揮作用。
根據數控機床的機構和數控系統的特點(diǎn)，在數控機床出現故障的情況下，一般可以采用以下辦法進(jìn)行故障診斷。
(1)直觀(guān)法。
直觀(guān)法是數控機床發(fā)生故障時(shí)應用最廣泛的一種診斷方法。
它主要通過(guò)數控機床出現的異�，F象、情況等直接觀(guān)察而對機床故障進(jìn)行定位、排查和診斷。
比如可以通過(guò)直觀(guān)檢查了解機床重要部件的磨損、松動(dòng)或者脫落等情況;如果故障出現時(shí)伴隨有燒焦味，那么維修人員就可以著(zhù)重檢查數控機床的線(xiàn)路以及各類(lèi)保護性開(kāi)關(guān)、電阻等;此外，還可以通過(guò)直接的接觸和感覺(jué)來(lái)判斷數控機床各個(gè)設備的運轉溫度是否正常等。
(2)功能程序測試及報警信息診斷法。
由于數控機床一般都設置有自我診斷程序，所以如果數控機床出現故障后通過(guò)直觀(guān)方法無(wú)法鎖定故障的范圍，就可以充分利用機床本身的自我診斷程序進(jìn)行故障診斷。
維修人員只需在數控系統中輸入一定的功能測試程序就可以了解機床的程序運行情況，從而分析故障產(chǎn)生的原因。
另外，機床的自我診斷功能一般包含機械運行情況信息顯示功能，當故障發(fā)生時(shí)，顯示中會(huì )出現相應的故障報警信息，維修人員通過(guò)這些信息就可以大概地清楚機床故障產(chǎn)生的情況。
(3)參數調整分析法。
數控機床的參數變化對機床的整體性能有很大的影響，所以，在數控故障檢查中，數控機床的參數變化也是診斷機床故障的重要依據。
由于參數設置對數控系統起著(zhù)決定性作用，可以通過(guò)參數的設置來(lái)調整系統的運行，因此，故障發(fā)生時(shí)，維修人員就可以通過(guò)參數的調整來(lái)進(jìn)行故障診斷與排除。
(4)部件置換診斷法。
數控機床在運行過(guò)程中，如果某個(gè)部件出現問(wèn)題也會(huì )導致機床故障的發(fā)生。
維修人員在不能確認是哪一部分出現問(wèn)題的情況下，就可以通過(guò)更換新的部件來(lái)檢查，看是否是由于部件損壞造成的故障。
(5)原理分析法。
原理分析法是從數控的基本工作原理方面分析和判斷機床故障的方法，主要是通過(guò)對邏輯電平和特征指數的分析來(lái)對故障進(jìn)行診斷。
這種診斷方法對維修人員有較高的技術(shù)水平要求，維修人員不僅要深入而全面地掌握數控機床的系統運行原理，還要對各個(gè)部件的工作原理有清醒的認識，才能準確地進(jìn)行分析并對故障定位。
一般情況下，可以把數控機床故障分為機械故障和數控系統故障。
機床故障診斷后，要對數控機床進(jìn)行維修，就要進(jìn)一步明確這兩種故障維修的特點(diǎn)。
整體來(lái)看，機床機械故障維修一般遵循先簡(jiǎn)后精的原則，首先通過(guò)直接觀(guān)察等方法大概判斷出故障的范圍及位置，對部位進(jìn)行簡(jiǎn)單的維修，通過(guò)簡(jiǎn)單維修對故障進(jìn)行確認后，再確定合理的維修方案對故障進(jìn)行精密維修，從根本上解決機床故障，使數控機床恢復正常運行。
而相對于機械故障，數控系統故障就復雜得多。
因為系統故障涉及到氣動(dòng)、液壓和電氣等方面的內容，所以檢查也要求比較詳細和深入，維修一般遵循先外部后內部、先一般后特殊和先簡(jiǎn)單后復雜的原則。
3.數控機床故障維修措施與方法
(1)系統復位、初始化法。
這種維修方法主要是針對數控機床系統因程序錯亂而導致的故障，這種情況下，機床往往會(huì )因為系統編程或瞬間的故障而停止運行，故障報警系統也會(huì )出現相應的故障信息提示。
對于這種故障，可以采取強行斷開(kāi)電源，稍等片刻后再開(kāi)電源按復位鍵進(jìn)行機械復位，看能否讓機床恢復正常運作。
而故障報警系統復位處理通常被用于因線(xiàn)路接觸不良或系統存儲壓力過(guò)小等引起的故障報警，在對系統進(jìn)行復位和初始化前一定要做好系統數據備份工作，以便于初始化操作無(wú)法排除故障后對機床的硬件進(jìn)行進(jìn)一步的分析和診斷。
(2)參數設置法。
由于參數設置正確與否對數控機床的正常運行有著(zhù)非常大的影響，參數設置出現一點(diǎn)小的錯誤都會(huì )導致機床在某方面功能的喪失，影響機床的整體性能，甚至使機床停止運作。
這種情況就可以通過(guò)運用機床系統的快速搜索功能，對相關(guān)參數進(jìn)行對照和分析，找出故障原因，對參數進(jìn)行校對和設置，使數控機床恢復正常工作。
(3)參數微調法。
如果系統參數重新設置后，數控機床的故障仍然無(wú)法排除或者不能按照工作要求精確地運行，這時(shí)候就可以考慮運用微調參數的方法來(lái)對機床參數進(jìn)行進(jìn)一步地優(yōu)化。
因為機床的系統和其他電氣系統之間是否達到最佳控制，對機床整體運作效率有著(zhù)重要的影響，而通過(guò)參數微調就可以使這種系統間的控制達到最佳的標準。
(4)模塊更新替換法。
模塊更新替換法往往能使機床故障維修變得簡(jiǎn)單而快速，所以在數控機床故障維修時(shí)得到普遍的使用。
這種維修辦法只需要更新或替換掉故障產(chǎn)生的系統模塊，并重新設置好相關(guān)的參數，就能快速地排除機床故障，使機床恢復正常運行。
(5)提高加強機床抗干擾能力。
如果數控機床在運行過(guò)程中受到強烈的干擾，機床的正常運作就會(huì )受到影響。
所以，針對由于電源開(kāi)關(guān)引起的機床故障，就可以通過(guò)利用接地的方式來(lái)降低高頻對數控機床影響的維修方法進(jìn)行故障排除。
此外，也可以通過(guò)保持電源電壓的穩定性，提高電源的負載能力，使機床的抗干擾能力得到一定的加強。
4.結語(yǔ)
數控機床任何一個(gè)部件或者系統出現異常情況都會(huì )造成機床故障的產(chǎn)生，所以在故障診斷過(guò)程中，維修人員要對機械主體、數控系統和重要部件等進(jìn)行綜合的檢查與分析，確定故障發(fā)生的位置及原因，進(jìn)而采取針對性的維修措施和方法，盡快清除機床故障，保障數控機床正常運作。
此外，對數控機床進(jìn)行日常的維護和保養，不但可以大大降低機床故障的發(fā)生，還可以有效提高數控機床的使用效率，減少因產(chǎn)生故障造成對生產(chǎn)活動(dòng)的影響。
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