數控機床機械故障診斷方法探討

王磊

斗山機床（煙臺）有限公司 264006

摘要：數控機床在長時間運行過程中容易發生各種機械故障，會直接影響數控機床的加工精度和運行效率。針對數控機床機械故障，應采取科學合理的故障診斷方法，熟悉和掌握數控機床機械故障特點，有效地處理和控制。本文分析了數控機床機械故障診斷發展現狀，闡述了幾種基本診斷方法，以供參考。

關鍵詞：數控機床；機械故障；診斷方法

數控機床是一種重要的機電一體化設備，被廣泛地應用在多個領域。數控機床運行過程中其內部機械零部件受到摩擦、溫度、濕度、受力等因素的影響，其運動情況逐漸發生改變，一旦發生機械故障，會直接影響數控機床的正常使用。因此應特別注意數控機床機械故障診斷問題，采取先進的診斷方法和多樣化的診斷措施，仔細分析數控機床機械故障發生原因，做好科學的預防和處理。

一、數控機床機械故障診斷發展現狀

近年來，數控機床逐漸朝著精密化、自動化、大型化方向發展，內部結構越來越復雜，傳統的定期維護檢修和事后維修處理模式已經無法滿足市場要求，基于現代化科學技術的故障診斷和狀態監測成為當前數控機床機械故障診斷研究的重要課題。數控機床機械故障診斷主要是根據數控機床運行過程中的參數變化和各種運行將信息，分析數控機床的運行狀態是否正常，判斷機械故障的程度和位置，查找機械故障原因，預測機械故障發展趨勢，從而采取科學有效的解決對策。

當前，我國在機械故障診斷方面取得了顯著的成果，重點包括以下幾方面內容：其一，以神經網絡、灰色聚類、模糊識別、統計識別等理論為基礎的機械故障診斷技術快速發展，在實際應用中取得了良好效果；其二，振動診斷技術越來越成熟，渦流診斷、熱象診斷、聲診斷和鐵譜技術也越來越多地應用在工程實踐中，豐富了機械故障診斷形式；其三，振動診斷技術除了實現傳統的振動頻譜和時域波形分析以外，還實現了全息鋪分析、共振解調技術、倒頻譜分析、時間序列分析等新功能，極大地提高機械故障診斷的準確性；其四，信號分析處理和數據采集器通過開發應用高效的硬件電路和軟件程序系統，實現了大規模、多機組的信號即時處理和實時采集，為數控機床的實時診斷和在線監測提供了便利。

二、數控機床機械故障診斷方法

1、直觀判斷法

當數控機床發生機械故障時，維修人員首先要搞清楚這種機械故障是長期積累還是突發性的，仔細詢問數控機床運行過程中的進給量和背吃刀量，故障發生前后加工件的粗糙度和精度變化以及數控機床之前的故障記錄。同時，維修人員要仔細檢查數控機床是否存在明顯損壞，還可以通過檢查加工工件質量來分析數控機床機械故障情況，例如，加工工件尺寸不符合標準，這說明數控機床內部的傳動鏈連接結構發生松動或者間隙過大，檢查數控機床傳動齒輪和加工工件波紋是否相互吻合，判斷主軸齒輪是否出現故障，并且注意觀察數控機床的傳動軸和滾珠絲杠是否發生變形，傳動軸運行過程中是否不規則晃動或者彎曲，如果數控機床軸承和主軸之間的轉動異常，會產生較大摩擦力，使得數控機床外表面顏色逐漸泛黃，這時可判斷機械故障位置。另外，維修人員還可以通過聽各種聲音來進行故障診斷，通常情況下正常運行的數控機床會發出有規律、節奏感較強的聲響，但是一旦發生機械故障就會發出一些異常聲響，這時利用手錘輕輕地敲擊數控機床機械零件，有裂紋或者損壞的零器件會發出比較沉悶的聲響，如果數控機床氣缸中發出間斷性的沖擊聲響，可以是由于氣缸中含有異物或者螺紋松動。通過這種常規的診斷方法可以快速分析和判斷數控機床的機械故障情況。

2、更換線路板

若經過基礎的分析以后，判斷是數控機床內部線路板出現故障，如果現場有備用的線路板，可以將數控機床上線路板進行替換，若故障情況消失，則判斷確實是原有線路板出現問題，及時做好線路板更換。如果沒有多余的線路板，可以利用數控機床自身結構，如數控機床采用RE5020系統，在運行過程中懷疑X軸伺服系統出現問題，由于X軸伺服板和Z軸伺服板的結構形式一致，這時可以將X軸伺服板拆卸下來更換上Z軸伺服板，從而判斷是否X軸伺服板出現運行故障，換板過程中，應注意檢查設定棒和電位器位置，重新初始化，確保檢查安全。

3、報警燈顯示法

根據數控機床上不同區域的報警指示燈，基本可以確定故障大致的位置，例如，數控機床主軸伺服控制板上一共設置有四個報警指示燈，而這個指示燈的不同組合、不同代碼可以代表數控機床發生了不同的機械故障。檢修人員首先要仔細檢查進給量、切削條件和刀具是否符合數控機床運行要求，電機是否處于過載 運行狀態，其次，使用萬用表進行檢測，檢查數控機床內部保險絲是否熔斷，最后再檢查電機連接線和速度反饋信號。這種診斷方法比較有針對性，診斷效率較高。

結束語：

當前，數控機床的機械故障診斷方法越來越多樣化，而為了保障最佳的診斷效果，應結合數控機床的實際運行要求，選擇最合適的診斷方法，并且積極運用現代化科學技術，不斷提高數控機床機械故障診斷技術水平。

參考文獻：

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[3]劉志剛，趙曉燕.淺談數控機床機械故障診斷的方法[J].裝備制造技術，2007，04：67-68.

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1ms時基SOE檢測：

序號模 件點 名點 描 述動作時間

113號A1卡#1電動給水泵停止狀態10LAC10AP001XB0917：45：27 352

213號B1卡#2電動給水泵停止狀態10LAC20AP001XB0917：45：27 353

313號C1卡#3電動給水泵停止狀態10LAC30AP001XB0917：45：27 354

413號C2卡差脹遮斷10CAA01XB0817：45：27 355

513號E1卡A送風機停止狀態12HLB11AN001XB2217：45：27 356

613號E2卡B送風機停止狀態12HLB12AN001XB2217：45：27 357

713號E3卡B引風機停止狀態10HNC12AN001XB0917：45：27 358

0.9ms時基SOE檢測：

序號模 件點 名點 描 述動作時間

113號A1卡#1電動給水泵停止狀態10LAC10AP001XB0917：52：31 884

213號B1卡#2電動給水泵停止狀態10LAC20AP001XB0917：52：31 884

313號C1卡#3電動給水泵停止狀態10LAC30AP001XB0917：52：31 885

413號C2卡差脹遮斷10CAA01XB0817：52：31 886

513號E1卡A送風機停止狀態12HLB11AN001XB2217：52：31 887

613號E2卡B送風機停止狀態12HLB12AN001XB2217：52：31 888

713號E3卡B引風機停止狀態10HNC12AN001XB0917：52：31 889

4改造后的應用

通過這次改造，1號機組事件順序記錄SOE功能正常，提高對1號機組查找事故原因的準確性，縮短事故分析時間，加快事故處理效率性，同時這次改造也完成了1號機組的技術監督要求。按照1號機組的SOE功能改造成功的經驗將對2號機組進SOE功能進行改造。

作者簡介：

武軍（1983），男，回族，籍貫：陜西渭南，本科，從事電廠熱控專業工作.現工作于烏蘇市東工業園區中電投烏蘇熱電廠。