淺析數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中的故障及處理辦法

引言：數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要的加工設(shè)備，能夠提高工業(yè)生產(chǎn)效率，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。而數(shù)控機(jī)床在使用當(dāng)中，難免會出現(xiàn)一些故障。對此，本文分析了容易出現(xiàn)故障的原因，提出了解決辦法。

1、數(shù)控機(jī)床概述

1.1數(shù)控（NC）機(jī)床是一種通過編碼指令編制零件加工程序，使刀具沿著程序編制的軌跡自動定位的機(jī)床。它是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品；數(shù)控機(jī)床的核心是它的控制單元即數(shù)控系統(tǒng)。其技術(shù)范圍履蓋很多領(lǐng)域，包括：機(jī)械制造技術(shù)；信息處理、加工、傳輸技術(shù)；自動控制技術(shù)；伺服驅(qū)動技術(shù)；傳感器技術(shù)；軟件技術(shù)等。

1.2數(shù)控機(jī)床的組成。數(shù)控機(jī)床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、檢測反饋裝置和機(jī)床本體四大部分組成，再加上程序的輸入輸出設(shè)備、可編程控制器、電源等輔助部分。數(shù)控裝置（數(shù)控系統(tǒng)的核心）由硬件和軟件部分組成，接受輸入代碼等轉(zhuǎn)變成控制指令，實現(xiàn)直接或通過 PLC對伺服驅(qū)動裝置的控制。

1.3伺服驅(qū)動裝置是數(shù)控裝置和機(jī)床主機(jī)之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)，接受數(shù)控裝置的生成的進(jìn)給信號，經(jīng)放大驅(qū)動主機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動。檢測反饋裝置是通過檢測元件將執(zhí)行元（電機(jī)、刀架）或工作臺的速度和位移檢測出來，反饋給數(shù)控裝置構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)。機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)件（床身箱體、立柱、導(dǎo)軌、工作臺、主軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)）。

2、經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題

2.1主軸零件的問題

由于使用調(diào)速電機(jī)，數(shù)控機(jī)床主軸箱結(jié)構(gòu)比較簡單，容易出現(xiàn)故障的部位是主軸內(nèi)部的刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)、自動調(diào)速裝置等。為保證在工作中或停電時刀夾不會白行松脫，刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)采用彈簧夾緊，并配行程開關(guān)發(fā)出夾緊或放松信號。若刀具夾緊后不能松開，則考慮調(diào)整松刀液壓缸壓力和行程開關(guān)裝置或調(diào)整碟形彈簧上的螺母，減小彈簧壓合量。此外，主軸發(fā)熱和主軸箱噪聲問題，也不容忽視，此時主要考慮清洗主軸箱，調(diào)整潤滑油量，保證主軸箱清潔度和更換主軸軸承，修理或更換主軸箱齒輪等。

2 .2進(jìn)給傳動鏈的故障問題

在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠副、靜壓絲杠螺母副、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。所以進(jìn)給傳動鏈有故障，主要反映是運(yùn)動質(zhì)量下降。如：機(jī)械部件未運(yùn)動到規(guī)定位置、運(yùn)行中斷、定位精度下降、反向間隙增大、爬行、軸承噪聲變大（撞車后） 等。

3、數(shù)控機(jī)床故障排除方法

3.1直觀法

利用人的感官注意發(fā)生故障時的現(xiàn)象并判斷故障發(fā)生的可能部位。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先進(jìn)行外觀檢查，看一看有哪些明顯的故障，檢查是否有的原器件出了問題，在整體檢查中注意空氣開關(guān)、斷路器、熱繼電器是否跳閘，各熔斷器是否熔斷，各印刷電路板是否有元器件破損、斷裂、過熱。連接線是否斷線，插接件是否脫落。還要檢查開關(guān)的位置、電位器的設(shè)定、短路棒的旋轉(zhuǎn)是否與原來相同。并且注意觀察機(jī)床在故障出現(xiàn)時，是否有噪音、振動、焦糊味、異常發(fā)熱現(xiàn)象，冷卻風(fēng)扇是否正常旋轉(zhuǎn)。對于故障發(fā)生時出現(xiàn)的現(xiàn)象，有什么異常，操作人員正在進(jìn)行什么操作，要詳細(xì)詢問，這對分析故障的原因是十分有利的。

3.2接線檢查

針對故障有關(guān)部分，用一些儀表或工具來檢查接線、電線、電纜是否斷裂，電阻值是否增大等。連接端及接插件的檢查針對故障有關(guān)部分，檢查它相關(guān)的接線端子、單元接插件。這些部件容易松動、發(fā)熱、氧化，造成斷線或接觸不良。對于容易受熱、受振動、粘灰塵或油污處，容易使器件出現(xiàn)老化或失效。對于這些地方要認(rèn)真檢查，特別是通風(fēng)機(jī)要及時進(jìn)行清掃、清洗。易損部位的元器件檢查元器件易損部件應(yīng)按規(guī)定，定期檢查；直流伺服電機(jī)電樞的電刷、整流子，測速發(fā)電機(jī)電刷、整流子都是易磨損而且容易出現(xiàn)各種問題的部位。對電源電壓檢查時，首先要查看電源電壓是否正常，這是數(shù)控機(jī)床正常工作的重要條件，只要電壓不正常，必然造成機(jī)床故障，一定不要讓事故擴(kuò)大，保證局部可靠地進(jìn)行電源檢查。先不帶負(fù)載，單獨(dú)測量供電電壓然后再擴(kuò)大測量范圍。大多數(shù)情況電源故障是由負(fù)載引起的。注意熔斷器更換時要選擇合適的規(guī)格、型號。在更換新的熔絲之前要消除負(fù)載引起過流的因素。檢查電源時一方面檢查電源的供電線路，也要檢查由它供電的無源部分是否得到了正確的電壓。

3.3停機(jī)診斷

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者要判斷是否真有故障時，往往要停止加工，并停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是離線診斷。離線診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)和故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍，如縮小到某一區(qū)域或者某一模塊等。

3.4開機(jī)自診斷

數(shù)控系統(tǒng)在通電開機(jī)后，都要運(yùn)行開機(jī)自診斷程序，對連接的各種控制裝置進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題立即報警，例如檢測備用電池電壓是否達(dá)到要求，若電壓低于要求，系統(tǒng)就會產(chǎn)生報警，提示維修人員立即更換電池，如果不能更換電池，在更換電池前不能停電。

3.5利用狀態(tài)顯示的診斷功能

數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行時，數(shù)控系統(tǒng)時刻監(jiān)視機(jī)床的運(yùn)行。數(shù)控裝置對伺服系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)問題及時報警，并且很多故障都會在屏幕上顯示報警信息。在機(jī)床運(yùn)行時，PLC裝置通過機(jī)床廠家編制的用戶程序，實時監(jiān)視數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，數(shù)控系統(tǒng)不但能將故障診斷信息顯示出來，如果發(fā)現(xiàn)故障或者發(fā)出的指令不執(zhí)行，及時將相應(yīng)的信號傳遞給數(shù)控裝置，數(shù)控裝置將會在屏幕上顯示報警信息。而且能以診斷地址和診斷數(shù)據(jù)的形式提供機(jī)床診斷的各種狀態(tài)。

3.6發(fā)生故障時應(yīng)及時核對數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)

系統(tǒng)參數(shù)變化會直接影響到機(jī)床的性能，甚至使機(jī)床發(fā)生故障，整臺機(jī)床不能工作。而外界的干擾有可能引起存儲器內(nèi)個別參數(shù)的變化，聽以當(dāng)機(jī)床發(fā)生了一些莫名其妙的故障時，可對數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行核對。同時，直接對機(jī)床控制系統(tǒng)的特性參數(shù)進(jìn)行跟蹤識別，一般發(fā)生故障的機(jī)床控制系統(tǒng)通常在可接收的范圍內(nèi)顯示出穩(wěn)定的特性和參數(shù)。若機(jī)床控制系統(tǒng)正常工作時有一個特定的范圍值，則機(jī)床的控制系統(tǒng)開路或短路時也有一個固定的數(shù)值，當(dāng)讀取數(shù)值與所期望的特性值有某種偏差時，即可認(rèn)為機(jī)床控制系統(tǒng)有故障。在許多情況下，由于精密機(jī)床的監(jiān)測系統(tǒng)的復(fù)雜性和各個取樣點的影響，為此，檢測機(jī)床的狀態(tài)需要非常完善的邏輯推理系統(tǒng)。

3.7遠(yuǎn)程診斷

實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，通過機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障，這是數(shù)控機(jī)床診斷技術(shù)的新發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜義，曲海波.數(shù)控機(jī)床常見故障診斷及排除方法.機(jī)床電器，2006年第1期.

（作者單位：西安鐵路局西安東車輛段）