數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修方法

張清魁　庫(kù)祥臣　趙紀(jì)濤

（1.河南科技大學(xué)，河南　洛陽(yáng)　471003；2.第一拖拉機(jī)股份有限公司第二裝配廠，河南　洛陽(yáng)　471003）

數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修方法

張清魁1庫(kù)祥臣1趙紀(jì)濤2

（1.河南科技大學(xué)，河南洛陽(yáng)471003；2.第一拖拉機(jī)股份有限公司第二裝配廠，河南洛陽(yáng)471003）

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為智能裝備的典型代表，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越多。但由于其組成比較復(fù)雜，是機(jī)械、液壓、電氣控制和數(shù)字程序控制等的綜合體，在生產(chǎn)實(shí)際中會(huì)由于環(huán)境、設(shè)備老化、操作不當(dāng)?shù)仍虬l(fā)生故障，導(dǎo)致其不能正常運(yùn)行，因此數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修對(duì)于中小企業(yè)來(lái)說(shuō)是亟待解決的難題。基于此，簡(jiǎn)要概述數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修方法。

數(shù)控機(jī)床；故障診斷；故障維修

1　數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法

數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成化程度較高，是制造業(yè)中不可或缺的工業(yè)母機(jī)。要想發(fā)揮出數(shù)控設(shè)備的最大效益，正確的操作和精心的維護(hù)保養(yǎng)是前提，再實(shí)施精細(xì)化的實(shí)時(shí)管理，并把檢修維護(hù)控制得當(dāng)，才能提高設(shè)備的綜合利用率。加強(qiáng)操作人員的指導(dǎo)培訓(xùn)能夠避免一些人為故障的發(fā)生；做好日常的巡檢維護(hù)保養(yǎng)，可以確保設(shè)備發(fā)生故障前祛除隱患，解決問題，以使設(shè)備健康穩(wěn)定運(yùn)行。本文根據(jù)FANUC、SIEMENS、HASS、OKUMA等數(shù)控系統(tǒng)的故障報(bào)警，以及近年來(lái)大型國(guó)企的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾種數(shù)控機(jī)床的故障診斷方法。

1.1直觀判斷法

維修人員通過對(duì)機(jī)床報(bào)警信息的審視，再對(duì)機(jī)械、電氣、液壓等部分進(jìn)行專項(xiàng)檢查，由故障表象到根本原因進(jìn)行追溯，從而找到異常，解決問題，此方法可以解決機(jī)床由準(zhǔn)備條件不具備引起的故障。通常檢查一下幾個(gè)方面：查看電源、氣源、液壓等有無(wú)明顯異常；電氣信號(hào)的連接是否損壞、可靠，相關(guān)指示燈是否有異常；PLC、伺服驅(qū)動(dòng)等裝置內(nèi)的保險(xiǎn)有無(wú)燒壞，插接部位是否有明顯松動(dòng)等。

1.2狀態(tài)診斷法

由于數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)和執(zhí)行元件的工作狀態(tài)都可以通過系統(tǒng)PMC進(jìn)行查看，因此可以通過對(duì)執(zhí)行元件的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)判定故障原因。利用伺服、主軸驅(qū)動(dòng)模塊、電源及PLC模塊等部件主要參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)，以及數(shù)控系統(tǒng)I/O信號(hào)（包括內(nèi)部繼電器、傳感器等的狀態(tài)）與正常運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床信號(hào)做對(duì)比，來(lái)校正相關(guān)執(zhí)行元件的狀態(tài)或者內(nèi)部參數(shù)，達(dá)到解決故障的目的。

1.3動(dòng)作診斷法

得知機(jī)床故障后，開啟數(shù)控機(jī)床進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)或者產(chǎn)品加工，然后通過觀察數(shù)控機(jī)床的故障形態(tài)，判斷出異常的部位，并由此來(lái)查找故障源頭。

1.4系統(tǒng)自診斷修復(fù)法

現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)自診斷功能越來(lái)越豐富、智能，機(jī)床在發(fā)生故障的同時(shí)會(huì)在液晶屏幕上顯示當(dāng)前故障的報(bào)警號(hào)和報(bào)警概述來(lái)指示故障的大致起因。維修人員可以利用PMC診斷、維護(hù)等功能查看系統(tǒng)與主機(jī)之間接口信號(hào)的狀態(tài)，從而判斷出故障的大致部位，通過相關(guān)的直觀觀察或工具檢測(cè)很快就能對(duì)故障進(jìn)行定位，然后將故障部位恢復(fù)，從而解決故障問題。

2　故障取證與分析

取證和分析是設(shè)備檢修的第一步，也是非常重要的一步［1］，通常要做好如下工作。

2.1問詢調(diào)查

在接到故障請(qǐng)修單時(shí)，首先要求操作工像交警處理交通事故一樣務(wù)必保持故障現(xiàn)場(chǎng)，不要對(duì)機(jī)床各軸做任何的移動(dòng)或工件處理，這樣便于維修人員迅速準(zhǔn)確地了解故障產(chǎn)生的原因，分析故障根源。

2.2現(xiàn)場(chǎng)查看

到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先要確認(rèn)請(qǐng)修人簡(jiǎn)述機(jī)床故障的準(zhǔn)確性，以初步判斷故障原因。通常由于操作工的知識(shí)水平及工作年限不同，對(duì)故障形態(tài)描述差別很大，因此不宜急于動(dòng)手處理，需重新認(rèn)真檢查取證。

2.3故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)場(chǎng)及取證情況分析故障類型，進(jìn)而確定排故方法。一般故障的排除需要經(jīng)驗(yàn)的有力支撐，避免因盲目的操作致使其他故障的產(chǎn)生。

2.4排故準(zhǔn)備

故障有大有小，有些故障排除方法可能很簡(jiǎn)單，只需要手動(dòng)操作下機(jī)床或調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)就可以恢復(fù)；而有些故障則較為復(fù)雜，需要做一些準(zhǔn)備工作。

3　電氣維修與故障的排除

3.1數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障

首先檢查位置測(cè)量回路是否因線路老化、外力作用導(dǎo)致開路情況，并進(jìn)行恢復(fù)處理，若測(cè)量元件損壞，則進(jìn)行更換。根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)得知，光柵尺航空接口在機(jī)床撞刀或者機(jī)床電氣線路拖鏈的往返運(yùn)動(dòng)易導(dǎo)致松動(dòng)而報(bào)警，通過將航空插口加固可以排除帶光柵尺機(jī)床的一般類位置環(huán)故障報(bào)警；CNC各軸在沒有操作指令的情況下移動(dòng)。可能是以下幾個(gè)原因引起：坐標(biāo)軸漂移過大，反饋接線開路，測(cè)量元件損壞，位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋等［2］。

3.2機(jī)床開機(jī)回零異常

可能是以下幾個(gè)原因引起：零方向在遠(yuǎn)離零點(diǎn)位置，通過移動(dòng)各軸使其在回零行程內(nèi)；位置編碼器損壞或接線開路，檢查其接口是否松動(dòng)，若損壞更換電纜；回零減速開關(guān)損壞使其不能減速到達(dá)零點(diǎn)位置，更換減速開關(guān)等［3］。

3.3偶發(fā)性電氣故障

引起偶發(fā)性故障通常有如下幾種原因：機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中因瞬時(shí)氣壓低或者信號(hào)閃斷造成的機(jī)械卡頓，一般通過手動(dòng)將相關(guān)執(zhí)行部位恢復(fù)到正常狀態(tài)即可；程序編碼設(shè)計(jì)中的問題造成在某些特定的操作與功能運(yùn)行組合下的停機(jī)故障，一般通過斷電后重新啟動(dòng)便會(huì)自動(dòng)恢復(fù)；另一種情況是由車間的環(huán)境條件超標(biāo)導(dǎo)致的，如溫度過低，空氣中灰塵顆粒濃度過大等［4］。

4　維修排故后的總結(jié)提高工作

一是認(rèn)真記錄設(shè)備從故障發(fā)生、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取證、故障診斷到故障排除過程中遇到的各種問題，采取的方法措施，涉及到的相關(guān)維修資料，期間發(fā)生的錯(cuò)誤分析及排故方法也應(yīng)記錄并概述原因。二是層次較高的維修人員應(yīng)從比較典型的維修實(shí)踐中找出具有通用意義的課題進(jìn)行研究，從而達(dá)到積累經(jīng)驗(yàn)的目的。三是對(duì)故障排除過程中用到的各種圖文資料、備配件等進(jìn)行總結(jié)歸類，若有不足應(yīng)事后想辦法補(bǔ)充，以備將來(lái)之需。

通過總結(jié)提高并進(jìn)行設(shè)備管理模式的探索，不斷形成以修促管、一舉多得的工作局面：促使維修人員的理論水平和維修技能快速提升，并為以后工作開展提供工作思路；遇到重復(fù)性故障時(shí)能夠迅速修復(fù)，提高工作效率；通過分析設(shè)備的故障率及可維修性，了解工人的操作習(xí)慣，及時(shí)調(diào)整操作規(guī)程，延長(zhǎng)機(jī)床使用壽命，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益；資源共享，便于適時(shí)的情況下建立故障診斷專家系統(tǒng)，同時(shí)為設(shè)備采購(gòu)選型人員和設(shè)備供應(yīng)商提供技術(shù)參考。

5　結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中常見數(shù)控設(shè)備故障的診斷方法、故障排除過程及維修總結(jié)的論述，可以看出數(shù)控機(jī)床的使用在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，對(duì)維修技術(shù)人員提出了更高的要求。設(shè)備一旦發(fā)生故障，將維修經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)的故障診斷分析結(jié)合起來(lái)，快速解決故障問題，達(dá)到減少設(shè)備的故障停機(jī)時(shí)間、提高設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益的目的，以期本文可以給數(shù)控設(shè)備維修人員帶來(lái)一定的幫助。

［1］梁南丁.數(shù)控機(jī)床電氣維修技術(shù)［J］.機(jī)電一體化，2006 （4）：73-76.

［2］申超英，張艷玲.數(shù)控機(jī)床常見的電氣故障及維修［J］.機(jī)械工程師，2008（7）：64-66.

［3］白娟娟.淺談數(shù)控機(jī)床常見故障分類及診斷方法［J］.科技信息，2012（9）：120.

［4］史志勇.數(shù)控機(jī)床故障分析及維修［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（17）：144.

Fault Diagnosis and Maintenance Method of CNC Machine Tools

Zhang Qingkui1Ku Xiangchen1Zhao Jitao2
（1.Henan University of Science and Technology，Luoyang Henan 471003；2.First Tractor Company Limited Second Assembly Plant，Luoyang Henan 471003）

With the development of industrial automation，the application of CNC machine tools in industrial production is more and more as a typical representative of intelligent equipment.But due to its composition is complex，which is the complex of mechanical，hydraulic and electrical control and digital program control，in the actual production，due to the environment，equipment aging，improper operation and other reasons，it can not be normal operation，so the fault diagnosis and maintenance of CNC machine tools for small and medium enterprises is an urgent problem to be solved.Based on this，the fault diagnosis and maintenance of CNC machine tools were briefly summarized.

CNC machine tools；fault diagnosis；fault maintenance

TG659

A

1003-5168（2016）07-0052-02

2016-06-08

張清魁（1988-），男，碩士在讀，助理工程師，研究方向：機(jī)械工程。