數控車(chē)床的故障分析及診斷
數控車(chē)床的故障分析及診斷【1】
摘 要: 隨著(zhù)我國對先進(jìn)制造技術(shù)的不斷重視,數控車(chē)床在生產(chǎn)中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色,但操作者所遇到的故障也在不斷增多,這對生產(chǎn)造成了很大的影響。
本文通過(guò)對數控車(chē)床工作原理的介紹,詳細描述了目前數控車(chē)床所出現的常見(jiàn)故障、診斷方法與診斷原則,并結合實(shí)例進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞: 數控車(chē)床 故障 診斷
數控機床是一種高精度、高柔性、高效率的自動(dòng)化機床,由于其投資比普通的機床高得多,因此降低數控機床的故障率、縮短故障修復時(shí)間,對提高機床利用率具有十分重要的意義。
目前,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會(huì )對生產(chǎn)單位的效益產(chǎn)生直接的影響,因此對數控機床出現的故障進(jìn)行及時(shí)的診斷十分重要。
1.數控車(chē)床的構成與基本工作原理
詳細地了解數控車(chē)床的基本構成及其工作原理,是提高數控車(chē)床故障的分析診斷能力的必要條件。
下圖是數控車(chē)床加工工件的過(guò)程圖。
在數控車(chē)床上加工工件時(shí),操作者首先根據零件圖制定出加工方案,編寫(xiě)出零件加工程序,然后在控制裝置編輯狀態(tài)(EDIT)下,輸入加工程序,存入數控裝置的存儲器中。
數控裝置對信息代碼進(jìn)行譯碼、寄存,經(jīng)處理和運算,把結果以數字信號的形式分配給機床各坐標的伺服機構。
由數控裝置發(fā)出的信號,通過(guò)伺服機構經(jīng)傳動(dòng)裝置驅動(dòng)機床各運動(dòng)部件,使機床按規定的順序、速度和位移量進(jìn)行工作,從而加工出符合圖紙要求的零件。
2.常見(jiàn)故障介紹
按照數控車(chē)床發(fā)生故障的部件分類(lèi),我們一般把故障的類(lèi)型分為以下兩大類(lèi)。
2.1主機故障
數控車(chē)床的主機部分包括機械、冷卻、潤滑、液壓等裝置。
常見(jiàn)的主機故障有以下幾種。
2.1.1功能性故障是指在工件加工精度方面所出現的故障,表現為加工精度不穩定,加工誤差大,運動(dòng)反向誤差大,工件表面粗糙度高。
2.1.2動(dòng)作型故障是指機床各種動(dòng)作故障,表現為主軸不轉動(dòng),工件夾不緊,刀架轉動(dòng)失調,等等。
2.1.3結構型故障是指主軸發(fā)熱,主軸箱噪聲大,產(chǎn)生切削振動(dòng),等等。
2.1.4使用型故障是指使用及操作不當引起的故障,如過(guò)載引起的機件損壞、撞車(chē)等。
2.2電氣故障
數控機床的電氣故障可一般可分為弱電故障和強電故障。
弱電故障主要指CNC裝置、伺服單元、輸入和輸出裝置、檢測裝置等電子電路發(fā)生故障;強電故障是指繼電器、接觸器、開(kāi)關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電動(dòng)機、電磁鐵、行程開(kāi)關(guān)等電氣元器件及其所組成的電路發(fā)生故障。
3.常見(jiàn)故障的診斷
3.1常用的診斷方法
數控車(chē)床出現故障后,我們要從主機和電氣兩方面進(jìn)行分析,先判斷出到底是主機故障還是電氣故障,再深入分析、檢查,找出故障點(diǎn),最后予以排除。
3.1.1對設備維修人員的要求
維修人員須具備一定的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。
對特定的維修對象,維修人員首先要分解掌握系統每一部分的工作原理和車(chē)床的機械結構;其次要了解設備的操作方法,動(dòng)作順序;最后就是對可能造成故障的各種因素進(jìn)行全面分析并進(jìn)行實(shí)際檢查維修。
每次維修后應建立詳細的設備檔案,記錄好故障發(fā)生的時(shí)間、現象,以及故障分析、診斷方法、排除故障的方法,如有遺留問(wèn)題也應詳盡記錄,這樣不僅能使每次故障都有據可查,而且可積累維修經(jīng)驗,為以后的故障維修打好基礎。
3.1.2主機故障的診斷
對于常見(jiàn)的主機故障,診斷的方法比較多,如利用先進(jìn)測試手段的“現代診斷技術(shù)”和傳統的“實(shí)用診斷技術(shù)”等。
3.1.2.1實(shí)用診斷技術(shù)
此診斷是由維護人員通過(guò)自己的感覺(jué)器官和經(jīng)驗對數控機床的故障進(jìn)行診斷。
運用實(shí)用診斷技術(shù)的診斷過(guò)程因故障類(lèi)型而異,各種方法無(wú)先后之分,可穿插或同時(shí)進(jìn)行,應綜合分析,方能取得更好的效果。
實(shí)用診斷技術(shù)不需要復雜昂貴的儀器,可隨時(shí)隨地進(jìn)行診斷,且快速、便捷、準確性較高,特別適合對機床進(jìn)行初步診斷。
3.1.2.2現代診斷技術(shù)
此診斷是利用診斷儀器和數據處理對機床機械裝置的某些特征參數,如振動(dòng)、噪聲和溫度等進(jìn)行測量,將測量值與規定的正常值進(jìn)行比較,以判斷機械裝置的工作狀態(tài)是否正常,從而對機械裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行預報和預測;并可進(jìn)一步對機械裝置的故障原因、部位和故障的嚴重程度進(jìn)行定性和定量的分析。
利用現代診斷技術(shù)可在機械裝置發(fā)生故障的初期,及時(shí)發(fā)現故障的部位,并進(jìn)行維護,從而可避免機械零件的進(jìn)一步損壞。
現代診斷技術(shù)如今已得到了不斷的推廣和應用。
3.1.3電氣系統故障的診斷
對于數控車(chē)床的電氣系統的故障,其調查、分析與診斷故障的過(guò)程,也就是故障的排除過(guò)程,因此其故障診斷的方法就特別重要。
下面簡(jiǎn)單介紹一些常用的診斷方法。
3.1.3.1直觀(guān)法
主要采用目測、手摸、通電等方法。
3.1.3.2自診斷功能法
利用數控系統的自診斷功能,給出報警信息,指示故障的大致起因。
3.1.3.3交換法
將相同的模塊和單元互相交換,觀(guān)察故障轉移的情況,從而快速確定故障的部位。
3.1.3.4儀器測量比較法
當系統發(fā)生故障后,采用常規電工檢測儀器,對故障部分的電壓、電源、脈沖信號等進(jìn)行實(shí)測,將正常值與故障時(shí)的值相比較,可以分析出故障的原因與所在部位。
3.1.3.5敲擊法
數控系統由各種電路板組成,每塊電路板上有很多焊點(diǎn),任何虛焊或接觸不良都可能出現故障可用絕緣物輕輕敲打有虛焊或接觸不良的疑點(diǎn)處,若故障出現,則故障很可能就在敲擊的部位。
上述幾種方法同時(shí)采用,進(jìn)行故障綜合分析,可快速診斷出故障的部位,從而能快速排除故障。
3.2故障診斷的原則
故障的診斷是排除數控車(chē)床故障非常重要的階段。
在進(jìn)行故障的診斷時(shí)應遵循以下原則。
3.2.1先外部后內部
現代數控機床本身的故障率已變得越來(lái)越低,大部分故障的發(fā)生是非系統本身原因引起的。
維修人員應由外向內逐一排查,盡量避免隨意啟封、拆卸,否則會(huì )擴大故障,使機床精度喪失、性能降低。
3.2.2先主機后電氣
一般來(lái)說(shuō),主機故障較易發(fā)覺(jué),而數控系統與電氣故障的診斷難度較大。
從實(shí)際經(jīng)驗來(lái)看,數控機床的故障中有很大部分是由于主機部分的失靈而引起的。
所以在故障檢修之前,首先應注意排除機械性的故障,這樣往往可以達到事半功倍的效果。
3.2.3先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)
在車(chē)床斷電的靜止狀態(tài)下,通過(guò)了解、觀(guān)察、測試、分析,確認通電后不會(huì )造成故障擴大或發(fā)生事故,方可給車(chē)床通電。
在運行狀態(tài)下,進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀(guān)察、檢驗和測試,查找故障。
而對通電后可能會(huì )發(fā)生破壞性故障的,必須先排除危險后,方可通電。
3.2.4先簡(jiǎn)單后復雜
當出現多種故障互相交織,應先解決容易的問(wèn)題,后解決難度較大的問(wèn)題。
簡(jiǎn)單問(wèn)題解決后,難度大的問(wèn)題也可能變得容易。
3.2.5先一般后特殊
在排除某一故障時(shí),要先考慮最常見(jiàn)的可能原因,然后分析很少發(fā)生的特殊原因。
4.實(shí)例分析
故障一:程序運行結束刀具不回零點(diǎn)。
(1)故障原因分析:上述故障可能是控制系統故障所致。
刀具在進(jìn)給或在加工時(shí),電機運轉速度較低,而程序回零點(diǎn)時(shí),則要求快速退回。
電機高速運行,需采用高壓驅動(dòng)電源,使輸出轉矩增大。
控制高壓輸出電源輸出的有一個(gè)開(kāi)關(guān)三極管,當開(kāi)關(guān)三極管損壞后,高速回零點(diǎn)時(shí)高壓電源打不開(kāi),電機輸出轉矩不夠,致使刀具回不到零點(diǎn)。
(2)故障處理:更換開(kāi)關(guān)三極管。
故障二:數控機床加工的工件尺寸誤差很大。
(1)故障原因分析:發(fā)生上述故障可能的原因有:絲杠或者絲母與車(chē)床連接松動(dòng),空走時(shí)沒(méi)有吃刀阻力,溜板運行正常,加工時(shí)切削阻力增大,若絲杠或絲母與車(chē)床連接松動(dòng),會(huì )造成加工的工件尺寸漂移;X軸、Z軸絲杠反向間隙過(guò)大,也會(huì )造成工件尺寸漂移;電動(dòng)刀架故障也會(huì )造成工件尺寸漂移。
(2)故障處理:先檢查絲杠或者絲母與車(chē)床連接部位,若松動(dòng),緊固連接部分。
再檢查X軸、Z軸絲杠反向間隙,重新調整并確定間隙。
還要檢查刀架鎖緊裝置及刀架控制箱,最后根據情況予以排除。
5.結語(yǔ)
數控車(chē)床是高度機電一體化的設備,數控車(chē)床所產(chǎn)生的故障種類(lèi)繁多,其原因也往往比較復雜。
因此,我們必須對出現的故障進(jìn)行廣泛的研究,探索故障發(fā)生的規律,并采取有效的診斷方法。
在今后的工作中,我們必須不斷研究、深入探討,只有這樣才能不斷提高數控車(chē)床的故障診斷技術(shù)。
參考文獻:
[1]王貴成主編.數控機床故障診斷技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.
[2]徐進(jìn)揚,金玉.數控車(chē)床常見(jiàn)故障診斷與維修[J].設備管理與維修,2009.1.
[3]吳兵清,劉愛(ài)祥.經(jīng)濟型數控車(chē)床故障診斷與維修[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報,2006.11.
[4]《數控機床維修技師手冊》編委會(huì ).數控機床維修技師手冊[M].北京:機械出版社,2006.
[5]韓鴻鸞主編.數控原理與維修技術(shù)[M].北京:機械出版社,2004.
[6]王侃夫.數控機床故障診斷及維護[M].北京:機械出版社,2002.
[7]孫漢卿.數控機床維修技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000:13-20.
[8]夏慶觀(guān).數控機床故障診斷與維修[M].北京.高等教育出版社,2002.
[9]李赫,張邦成,楊曉紅.一種數控車(chē)床故障診斷方法[J].機床與液壓,2006.12.
數控車(chē)床故障診斷方法【2】
摘 要：數控車(chē)床一旦出現故障，診斷方法便是數控車(chē)床維修的關(guān)鍵。
總之，故障類(lèi)型有不同，應采取不同診斷故障的方法。
關(guān)鍵詞：數控車(chē)床 故障 診斷方法
數控車(chē)床應用的越來(lái)越廣泛，效利用率的要求也越來(lái)越高，要求其可靠性高的同時(shí)當數控車(chē)床出現故障要盡快維修，所以要求其維修人員要有扎實(shí)的理論基礎和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗。
以下有關(guān)數控機床的維護和常見(jiàn)故障的常用排除方法。
1. 數控車(chē)床的組成
數控車(chē)床由：程序編制及程序載體、輸入裝置 、 數控裝置、伺服驅動(dòng)、位置檢測裝置、輔助控制裝置、車(chē)床本體等幾部分組成。
在傳統的金屬切削機床上，加工零件時(shí)操作者根據圖樣的要求，通過(guò)不斷改變刀具的運動(dòng)軌跡，運動(dòng)速度等參數，使刀具對工件進(jìn)行切削加工，最終加工出合格零件。
2.工作原理
數控車(chē)床的加工其實(shí)質(zhì)是應用了“微分”原理。
其工作原理與過(guò)程可簡(jiǎn)述如下：
2.1. 只要數控車(chē)床的最小移動(dòng)量(脈沖當量)足夠小，所用的擬合折線(xiàn)就完全可以等效代替理論曲線(xiàn);
2.2.只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線(xiàn)的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的;
2.3. 只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸(刀具)的運動(dòng)速度。
這樣就實(shí)現了數控車(chē)床控制刀具移動(dòng)軌跡的根本目的。
2.4.只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線(xiàn)的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的;
2.5. 只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸(刀具)的運動(dòng)速度。
這樣就實(shí)現了數控車(chē)床控制刀具移動(dòng)軌跡的根本目的。
3.數控車(chē)床故障診斷的方法
3.1.直觀(guān)檢查法
維修人員在故障診斷時(shí)首先使用的方法是直觀(guān)檢查法。
首先要咨詢(xún)，向出現故障的現場(chǎng)人員詳細咨詢(xún)故障產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)、故障現象和故障后果，而且要在整個(gè)的分析、判斷過(guò)程中多次詢(xún)問(wèn);第二是認真檢查，依據故障診斷原則從外向內逐步進(jìn)行排查。
整體檢查機床各電控裝置(如潤滑裝置、數控系統、溫控裝置等)有無(wú)報警指示，各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(比如機械手位置、主軸狀態(tài)、各坐標軸位置、刀庫等)，機床局部要觀(guān)察電路板上是否有短路、斷路，電路板元器件及線(xiàn)路是否有裂痕、燒傷等現象，芯片是否接觸不良等現象，對維修過(guò)的電路板，更要檢查有無(wú)缺件、錯件及斷線(xiàn)等情況;第三是觸摸，在整機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、 各功率及信號導線(xiàn)(如伺服與電機接觸器接線(xiàn))的聯(lián)接狀況等來(lái)發(fā)現可能出現故障的原因。
3.2. 儀器檢查法
儀器檢查法是使用常規的電工儀表，對相關(guān)直流及脈沖信號及各組交、直流電源電壓等進(jìn)行測量，從而找出可能的故障問(wèn)題。
例如：拿萬(wàn)用表來(lái)檢查各電源情況，和對其中一些電路板上布置的相關(guān)信號狀態(tài)監測點(diǎn)進(jìn)行測量，拿示波器觀(guān)察其脈動(dòng)信號的幅值、相位或者有、無(wú)，拿PLC 編程器檢測PLC程序中的故障點(diǎn)及原因。
3.3. 功能程序測試法
功能程序測試法是把數控系統的G、M、S、T、F功能用編程法編成一個(gè)功能試驗程序，并存儲在相應的介質(zhì)上。
運行這個(gè)程序來(lái)完成故障診斷，可快速判定故障發(fā)生的起因。
功能程序測試法可以適用于以下場(chǎng)合：
3.3.1.當機床加工造成廢品時(shí)，難以確定是數控系統、還是由于編程操作不當故障引起的。
3.3.2.當數控系統出現隨機性故障時(shí)，無(wú)法判斷是系統穩定性差，還是外來(lái)干擾的。
3.3.3.當對數控機床進(jìn)行定期檢修或閑置很長(cháng)時(shí)間的數控機床在投入使用前時(shí)。
還有接口狀態(tài)檢查法、信號與報警指示分析法、試探交換法、參數檢查法、 診斷備件替換法、特殊處理法、測量比較法等。
4.數控機床故障診斷實(shí)例
數控機床最容易發(fā)生問(wèn)題的部分是驅動(dòng)部分，因為它是強弱電一體的。
驅動(dòng)部分有伺服驅動(dòng)器和主軸驅動(dòng)器，驅動(dòng)模塊和電源模塊兩部分構成，電源模塊是把三相交流電通過(guò)變壓器升壓為高壓直流，而事實(shí)驅動(dòng)部分是個(gè)逆變換，把高壓支流轉換為三相交流，而且驅動(dòng)伺服電機是完成主軸的運轉和伺服軸的運動(dòng)。
所以這部分最容易出現故障。
以802S數控系統和CJK6136數控機床的故障現象為例，分析一下控制電路與機械傳動(dòng)接口的故障診斷與維修。
數控機床在加工過(guò)程中，主軸經(jīng)常不能回參考點(diǎn)。
則在數控操作面板上，主軸轉速顯示也不確定主軸運轉是否正常。
經(jīng)分析，由于該機床采用的是變頻調速，其轉速信號由編碼器提供，可以排除編碼器損壞的可能，因為這樣根本就無(wú)法傳遞轉速信號，只有是編碼器與其連接單元出現問(wèn)題。
從兩個(gè)方面考慮，一是數控系統連接的ECU連接有可能松動(dòng)，二是和主軸的機械連接有可能出現問(wèn)題。
然后著(zhù)手解決故障。
第一檢查編碼器與ECU的連接。
如果不存在問(wèn)題，就拆卸編碼器檢查是否是主傳動(dòng)與編碼器之間的連接鍵脫離鍵槽，結果發(fā)現就是這個(gè)故障。
維修恢復并重新安裝問(wèn)題就解決了。
產(chǎn)生數控機床故障的原因有很多，有數控系統本身的問(wèn)題、驅動(dòng)元件的問(wèn)題、機械問(wèn)題、傳感元件的問(wèn)題、線(xiàn)路連接的問(wèn)題、強電部分的問(wèn)題等。
檢修過(guò)程中，重要的是分析故障產(chǎn)生原因的可能性和范圍，然后逐一排除，直到找出故障點(diǎn)，千萬(wàn)不可盲目的下手，否則，不但問(wèn)題解決不了，還可能造成故障范圍的擴大。
總之，在解決數控機床故障和維修問(wèn)題時(shí)，第一要防患于未燃，在數控機床出現問(wèn)題之提早去發(fā)現解決問(wèn)題，要了解機床本身的結構和工作原理，做好日常的維護保養工作，這樣就能做到有的放矢，更好的解決問(wèn)題。
參考文獻：
[1] 全國數控培訓網(wǎng)絡(luò )天津分中心.數控機床[M].機械工業(yè)出版社，2002.
[2] 林宋. 現代數控機床[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002.
[3] 張俊生.金屬切削機床與數控機床[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.
[4] 彭曉南.數控技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.
[5] 余仲裕.數控機床維修[M].機械工業(yè)出版社，2005.
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