數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

王世斌，王曉丹，徐 宏

1.沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141

2.沈陽(yáng)東安電力設(shè)備有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043

0 引言

數(shù)控機(jī)床大都采用機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)，很多故障背后有著復(fù)雜的成因，往往無(wú)法通過(guò)直接的觀察找到問(wèn)題所在，并且國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的的發(fā)展過(guò)程不是很長(zhǎng)，相關(guān)維修人員不僅匱乏而且經(jīng)驗(yàn)不足，所以規(guī)范從故障診斷到維修這一流程顯得很重要也很必要，目的是保證數(shù)控機(jī)床能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定使用，最大的發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的使用價(jià)值。

1 數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修流程

1.1 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，記錄故障

數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，操作人員應(yīng)停止機(jī)床工作，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)通知維修人員，如果維修人員短時(shí)間內(nèi)無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，也可自行記錄故障。無(wú)論是維修人員還是操作人員都要盡可能的詳細(xì)記錄故障，涉及內(nèi)容如下：

1）使用的機(jī)床型號(hào)，其數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)；

2）故障發(fā)生的時(shí)間以及周期；

3）故障發(fā)生時(shí)數(shù)控系統(tǒng)所處的操作模式，尤其涉及一些特殊動(dòng)作，例如換刀、剛性攻絲、第四軸旋轉(zhuǎn)等；

4）若故障在程序自動(dòng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生的，要記錄故障發(fā)生時(shí)的程序名、程序段號(hào)以及當(dāng)時(shí)的刀具號(hào)等；

5）加工零件精度超差甚至誤差過(guò)大時(shí)，要記錄工件號(hào)和超差數(shù)值，并保留不合格工件以備復(fù)檢；

6）發(fā)生故障時(shí)，若數(shù)控系統(tǒng)有報(bào)警信息，要記錄報(bào)警代碼及報(bào)警文本；

7）故障發(fā)生時(shí)，記錄各坐標(biāo)軸的位置及跟隨誤差值；

8）故障發(fā)生時(shí)，記錄各坐標(biāo)軸的移動(dòng)速度、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等。

1.2 故障檢查及診斷

維修人員首先根據(jù)故障現(xiàn)象與故障記錄，查看數(shù)控系統(tǒng)手冊(cè)以及機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)確認(rèn)故障的原因。如果沒(méi)有查到相應(yīng)的故障現(xiàn)象及解決方法，就要自行檢查故障并做出診斷，主要內(nèi)容包括如下：

1）檢查機(jī)床的工作環(huán)境，例如電壓、電流、頻率、環(huán)境溫度等；

2）通過(guò)外觀檢查。維修人員通過(guò)感官檢查，各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有無(wú)明顯損壞、各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行起來(lái)有無(wú)明顯噪音，排查電氣系統(tǒng)包括數(shù)控系統(tǒng)各個(gè)模塊和線路板有無(wú)燒毀和損傷的跡象，空氣開(kāi)關(guān)、接觸器以及繼電器有無(wú)異常跳開(kāi)；

3）數(shù)控系統(tǒng)自我診斷。現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都有自我診斷功能，如果發(fā)生故障，數(shù)控系統(tǒng)立即在顯示屏上顯示出報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息，通過(guò)這些信息排查相關(guān)電器元件以及機(jī)械部件，這也是目前最直接最主要的故障診斷方法；

4）采用功能程序測(cè)試。功能程序是將數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)動(dòng)作及特殊功能編制成一種模塊化程序，通過(guò)運(yùn)行該程序?qū)Ρ葯C(jī)床各種動(dòng)作及功能是否正常，從而診斷出故障發(fā)生的部位和原因；

5）替換功能元件。當(dāng)故障原因鎖定在一定的范圍內(nèi)時(shí)，替換相關(guān)的功能元件，通過(guò)對(duì)比判斷故障所在。這里需要注意的是由于機(jī)床裝配人員水平、電氣元件質(zhì)量等因素引起的“虛連”，是很多維修人員在故障檢查時(shí)比較容易忽略的；

6）故障推理。這對(duì)維修人員的素質(zhì)要求很高，必須了解熟悉數(shù)控系統(tǒng)的組成原理、PLC程序的邏輯關(guān)系以及各個(gè)功能部件的工作原理，綜合分析之后才能對(duì)故障做出診斷。

1.3 及時(shí)維修

根據(jù)故障診斷及時(shí)準(zhǔn)確有針對(duì)性的進(jìn)行維修，常見(jiàn)的維修方法有以下幾種：

1）重啟法。由于偶然因素引起的故障，例如瞬時(shí)電壓、電流不穩(wěn)，環(huán)境溫度突變，外部震動(dòng)等，可以通過(guò)重新啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床來(lái)解決；

2）修改參數(shù)法。由于數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理或由于用戶(hù)誤操作導(dǎo)致參數(shù)被修改，可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)搜索功能進(jìn)行查找檢查，重新設(shè)置或修改參數(shù)；

3）初始化法。由于數(shù)控系統(tǒng)硬件問(wèn)題或用戶(hù)的誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)丟失，則需要用制造商提供的數(shù)據(jù)備份光盤(pán)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化及參數(shù)恢復(fù)。需要注意的是，在進(jìn)行初始化之前，做好數(shù)據(jù)備份，防止初始化之后丟失關(guān)鍵數(shù)據(jù)尤其是用戶(hù)自己使用的數(shù)據(jù)和程序；

4）優(yōu)化調(diào)整法。這種方法主要針對(duì)數(shù)控機(jī)床精度喪失導(dǎo)致加工零件精度不合格，例如調(diào)整絲杠預(yù)緊力、通過(guò)激光干涉儀重新補(bǔ)償機(jī)床精度、通過(guò)球桿儀對(duì)機(jī)床圓度重新優(yōu)化等；

5）更換故障元件法。用好的備品備件替換發(fā)生故障的電器元件或機(jī)械部件，這是現(xiàn)在最快最常用的維修方法。

1.4 維修記錄

無(wú)論是故障診斷還是維修，都是一個(gè)積累的過(guò)程，原始數(shù)據(jù)、故障分析、維修方法、維修工程等都要記錄，而且要成為企業(yè)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，建立相應(yīng)查詢(xún)登記系統(tǒng)，方便操作人員和維修人員及時(shí)準(zhǔn)確的排除故障。

2 數(shù)控機(jī)床故障診斷發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控機(jī)床可分為機(jī)械部分和電氣部分。機(jī)械部分的故障基本可以通過(guò)感官來(lái)診斷，維修時(shí)也比較容易，但電氣部分就不一樣，尤其電氣部分的核心——數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷一直是難題。一方面數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而精密的系統(tǒng)，對(duì)維修人員各方面能力要求很高；另一方面出于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，數(shù)控系統(tǒng)制造商不可能將其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理完全公開(kāi)，這就更增加數(shù)控系統(tǒng)故障診斷及維修的難度。現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)基本都增加了以太網(wǎng)功能，這為遠(yuǎn)程診斷創(chuàng)造了先期條件，一些高端數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)將遠(yuǎn)程診斷作為選擇配置供用戶(hù)選擇。

隨著數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，以后用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)將和數(shù)控系統(tǒng)制造商直接通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連線，制造商實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)，出現(xiàn)故障制造商直接參與診斷和維修，如需現(xiàn)場(chǎng)處理，可主動(dòng)與用戶(hù)聯(lián)系，指導(dǎo)維修人員進(jìn)行維修，所以遠(yuǎn)程診斷成為數(shù)控系統(tǒng)故障診斷及維修的另外一種途徑和發(fā)展趨勢(shì)。

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[4]裴峻峰，楊其俊.機(jī)械故障診斷技術(shù)[M].石油大學(xué)出版社，1997.