企業經濟型設備管理維護探析——數控機床的故障診斷排除與保養

唐文華

柳州職業技術學院機電工程系，廣西 柳州 545006

對于現代企業，面臨著競爭激烈的市場，要使之始終能處于不敗之地，歸根結底就是要管理好設備，正如一位行業專家所說，如今的企業，與其是說管理好資金，不如說是管理好設備，因為設備是企業的生命，而作為機加工企業的重點設備數控機床來說，隨著科學與生產技術的迅猛發展，現代數控機床的可靠性、穩定性越來越高，故障率也越來越低。但是，機床在運行過程中，不可避免地會發生不同程度、不同類型的故障。由于數控機床先進性、復雜性和高智能化的特點，與過去的普通機床維修相比，數控機床維護與維修在理論、技術和手段上都發生了質的飛躍。因此，熟悉數控機床故障的特征，掌握數控機床故障診斷的方法和手段，對確定故障的原因和排除有著重大的作用。

1 故障診斷的原則

1.1 先外部后內部

隨著生產科技的發展，現代數控系統的可靠性要求越來越高，數控系統本身的故障率也越來越低，在數控機床日常使用中發現，數控系統中的部分故障大多是由于非系統的、人為的因素引起的，因此，維修管理人員應對設備進行從內到外的詳細檢查，逐一排查故障原因。檢查時，應先了解其維修史、使用年限等，接著檢查系統外部。系統外部的故障主要是由于檢測開關、電氣執行元件、液壓元件、機械裝置等出現問題而引起的。然后再對系統內進行檢查，拆卸前應排除周邊的故障因素,確定為系統內故障后才能拆卸,否則,盲目拆卸,可能將設備越修越壞。此外，還應避免數控機床的隨意開啟和關閉，否則會擴大故障范圍和程度，嚴重損害機床的穩定性，導致機床加工精度降低。

1.2 先機械后電氣

通常來說，機床的機械故障是比較容易被發現的，但數控系統及電氣故障卻很難被發現。根據以往的經驗，數控機床中的部分故障都是由機械部分失靈引起的。所以，設備管理人員在進行檢查時，一定要先排除機械性故障，以便為接下來的其他故障檢查提供便利。只有在確定機械零部件無故障后，再進行電氣方面的檢查。檢查電路故障時，應利用檢測儀器尋找故障部位，確認無接觸不良故障后，再有針對性地查看線路與機械的運作關系，以免誤判。

1.3 先靜態后動態

如果機床已經斷電，處在一種靜止的狀態下，檢查人員必須經過了解、觀察、測試、分析和判斷，檢查電氣設備按鈕、接觸器、熱繼電器以及保險絲的好壞，從而判定故障的所在。在確定機床通電后不會發生較大的故障和事故，才能給機床通電。如果在通電后會發生故障和事故時，則必須先排除存在的危險，再通電運行。在運行狀態下，必須進行動態觀察，檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味，觸摸有無過熱，以及測量參數是否正常，判斷故障，尋找故障源。

1.4 先簡單后復雜

實踐中，數控車床故障的出現是相互影響的，當檢查人員沒有頭緒時，應先解決容易的問題，再解決難度較大的問題。因為在解決簡單問題后，難度大的問題也會變得簡單。

1.5 先一般后特殊

在排除故障時，應先考慮常見的故障因素，再分析比較少發生的故障因素。

一般情況，機械設備引起的故障，為硬故障，占常見故障的50%左右。而電氣設備的特殊故障多為軟故障，要靠經驗和儀表來測量和維修。

2 故障的檢查與排除

2.1 軟故障

軟故障是指由于操作、調整處理不當引起的，這類故障多發生在設備使用前期或設備使用人員調整時期。

2.4.5 速效鉀 長順縣土壤速效鉀含量涵蓋1～5等級(圖3e)，其中上等水平耕地面積181.87 km2，占全縣耕地面積的41.4%，主要分布在長順縣的西部和東北部；中等水平耕地面積254.54 km2，占全縣耕地面積的57.95%，主要分布在長順縣的北部和東部。

如果數控機床無法正常工作，通常應考慮為其系統參數的錯誤因素。之所以會出現這一問題，是由于維護人員沒有正確設置運行參數，而數控系統由于意外問題，或者意外情況導致正確的參數丟失或發生錯誤，如：數控系統長時間擱置不用，參數保護電池的電壓變低，無法再正常保護數控系統。出現這些故障時，都必須重新設置參數，確保系統恢復正常。在數控系統運行正常的情況下，系統有時也會因為某種問題讓設備處在死循環的狀態下，但是只要按動操作面板上的系統復位鍵或重新加電，系統就能重啟并恢復正常。

如果備用電池的斷電或電壓降低，維護人員需要更換備用電池（注意：備用電池更換需在通電運行的情況下進行，不然會導致系統數據的丟失）。在系統數據存儲庫出現故障時，通過更換片外數據存儲器或單片機本身可以解決故障問題。

2.2 伺服系統故障

數控機床的驅動軸運動是由驅動器伺服電機帶動滾珠絲杠，以旋轉編碼器做位置反饋元件，最后形成半閉環位置控制來運行的。伺服系統故障主要由驅動器、伺服電機、旋轉編碼器等問題造成，通常情況是驅動軸的問題，例如，驅動器的參數設置不正確，驅動器的電纜運行出現問題，驅動器內功率元件因散熱不好、過流、短路導致電路的損害。故障排除方式有徹底清掃數控箱，維護電路板，保證機床工作環境的干燥。如果還是無法解決故障，可以使用兩塊良好的功放驅動電路板替換。

2.3 電機失步

該故障通常是因電機缺相引起的，檢查方法：先斷電，采取手動空轉，若發生劇烈抖動和左右搖晃，為電機缺相（包括驅動板）。檢查故障時如發現斷線，那就應考慮為驅動板缺相，需更換大功率管。如果空轉時電機正常，工作時驅動力矩不足，則應更換前級放大器件。

2.4 外部故障

數控機床的大部分故障都是由外部硬件操作引起的，由于操作、調整、處理不當，數控系統的外部器件（按鈕開關、檢測元件如旋轉編碼器、交流接觸器等）是出現問題的關鍵，不過也有可能是機床本身的問題引起的。如：機床中的換刀操作刀架不響應，通常是正轉繼電器損壞。數控機床機械部分出現松動、打滑、卡死也會影響到數控機床的運行。這些故障通常是因為精加工不良，零件表面粗糙度差，坐標軸高速運動時卡滯等，但通過肉眼觀察通常能發現問題所在。此外，這類故障有些可以通過報警信息查找故障原因，因為對一般的數控系統來講都有故障診斷功能或信息報警。維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。而有些故障雖有報警信息顯示，但并不能反映故障的真實原因。這時需根據報警信息和故障現象來分析解決。

2.5 其他原因引起的故障

機床運行時如果供電不足，就會產生嚴重波動，數控系統會報警、死機，嚴重時會損壞電源開關和系統硬件。而機床配置穩壓電源，在供電不足的情況下會停止機床運行。

數控系統的接地不穩定，會直接影響到系統正常運行。因此，數控接地必須堅持一點接地原則。

數控系統的外部電纜走向不正確，也會給數控系統帶來運行障礙。外部電纜走線必須是直流信號，電纜與交流電源之間的電纜必須分開，不得將其交纏在一起，直流信號電纜也不得從交流信號較強的地方（如主軸電機附近）經過。

3 減少故障發生的措施

數控車床是各類機床中應用較為普遍的機床。為使設備處于良好的安全狀態，確保設備對環境影響達標，確保數控系統的完整性，延長使用壽命，只是完善故障處理是不夠的。數控機床的日常維護工作也顯得十分重要，維護人員必須嚴格按照機床操作規則和保養條例進行維護，操作人員不僅要掌握遵守設備的安全操作規程，不超負荷使用設備，做到合理使用；還要對設備實行精心保養，保養時貫徹預防為主的原則。這樣才能有效延長電氣的使用壽命、預防機械的非正常磨損、避免意外發生。只要及時維護，就能減少故障的發生。為此，操作人員必須在機床的日常維護中做好常規故障檢查工作，并要求相關人員嚴格按照機床操作規范進行操作。針對長期停用的機床，必須定期進行數控系統開啟和通電運行；其次，維護人員必須親臨現場，根據每臺機床保養的具體要求，加強機床的日常維護和修理。還要定期對機床機械部分，數控裝置及電氣、電機等進行檢查和必要的調整。

4 數控車床日常清潔保養實例

4.1 設備使用重在養

表1 數控車床日常清潔保養部位

4.2 數控車床日常保養操作步驟和方法

1）先用清洗液兌水（清洗液兌水比例為1/10），然后用棉紗沾濕清洗液擦拭車床所有的油漆面部位，從上到下（內到外）擦拭；

2）用棉紗沾濕擦拭刀架、加工導軌面、絲桿等部位（戴橡膠手套以防傷手）；

3）用小毛掃清除電氣箱、電機外殼灰塵，用干棉紗擦拭電氣箱、電機外殼部位；

4）用干棉紗擦干車床各部位及集油盤。保持車床各部位無污漬、無水漬、無油漬；

5）用干棉紗擦拭工具箱、工作臺等部位。保持各部位無污漬、無水漬、無油漬；

6）車床清潔后按潤滑要求和潤滑系統位置對車床潤滑部位進行加油潤滑；

7）按照5S管理要求清潔車床周邊地面，車床及周邊環境無異物、無油污、干凈整潔。

4.3 數控車床日常保養清潔要求

1）下班前清掃干凈車床無鐵屑；保持車床各部位無污漬、無水漬、無油漬；

2）各導軌面（大、中）和刀架加機油防銹；

3）清理工、量、夾具擦干凈歸位；打掃機床底下和周邊衛生，工作環境干凈；

4）每個工作班結束后，應關閉機床總電源。填寫交接班記錄本（機床運行情況）。

4.4 數控車床日常保養安全操作注意事項

1）按上崗要求正確穿戴工作服、工作帽。交接班時注意檢查車床各操作手柄是否在正確位置，潤滑部位的油量是否充足或漏油；

2）帶電及旋轉部位必須斷電停機后再清掃、清潔、擦拭，注意安全操作；

3）操作面板、顯示器、電氣箱、電機外殼等部位必須用干毛巾或者干棉紗擦拭；

4）清潔時注意保護車床油漆面，不能使用利器清潔油漆面。操作者每班清潔一次。

5 結論

認真做好數控機床維護，不能僅對故障的問題進行檢查和排除，還應對機床做好日常維護。保證系統的安全、可靠運行，發揮其最大的作用。

[1]楊奕昕.車床數控的故障診斷與維修[J].兵工自動化，2004(5).

[2]吳兵清，劉愛祥.經濟型數控車床故障診斷與維修[J].江漢石油職工大學學報，2006(11).

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