計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床故障診斷與管理系統(tǒng)

梁 堃

（寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏 銀川 750002）

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)數(shù)系統(tǒng)種類眾多，不僅有國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)也有國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)系統(tǒng)，常見的系統(tǒng)有FANUC0系統(tǒng)、ALCATEL DVR4000等，數(shù)控系統(tǒng)是利用串口傳送NC參數(shù)與NC加工流程，但不具備遠(yuǎn)程診斷功能。一旦發(fā)生故障需分析故障代碼，通過硬件報(bào)警與軟件報(bào)警、診斷數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)等進(jìn)行故障判斷。這種故障診斷方法對(duì)維修人員專業(yè)水平要求較高，關(guān)系著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用效果，成本投入較大。

1 FANUCO與FANUC16/18/21系統(tǒng)故障診斷

通常數(shù)控系統(tǒng)故障診斷排除流程為：建立數(shù)控系統(tǒng)故障診斷程序，通過直觀形象的方式模擬故障原理，根據(jù)數(shù)控機(jī)床診斷具體狀態(tài)通過交互式流程圖便于故障排除。這種判斷方法具有簡(jiǎn)單、直觀特點(diǎn)，能夠?qū)ο到y(tǒng)故障判斷結(jié)果有全面的說明，便于系統(tǒng)故障診斷。

2 計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床故障診斷方法

2.1 故障類型

不同的數(shù)控機(jī)床故障類型、故障特點(diǎn)不同，在實(shí)際故障診斷過程中還需要結(jié)合故障性質(zhì)、原因，制定可行性處理方法。首先，根據(jù)故障構(gòu)件劃分可以分為主機(jī)故障與電氣故障。機(jī)床主機(jī)系統(tǒng)分為潤(rùn)滑、排屑、冷卻、防護(hù)，一般故障原因有調(diào)試不當(dāng)、安裝錯(cuò)誤導(dǎo)致機(jī)械異常傳動(dòng)、導(dǎo)軌摩擦較大。液壓、潤(rùn)滑、氣動(dòng)系統(tǒng)故障分為管路堵塞或未完全密封。電氣故障則可以劃分為強(qiáng)電故障與弱電故障，弱電組成有PLC控制器、CRT顯示器、伺服單元、輸入/輸出系統(tǒng)，該環(huán)節(jié)故障又可以劃分為硬件與軟件故障。其中，硬件故障指的是構(gòu)件裝置印刷電路板的集成電路芯片、分立元件、接插件、外部連接件等出現(xiàn)故障。強(qiáng)電故障包括接觸器、開關(guān)、熔斷器、電源變壓器等電路故障。其次，根據(jù)故障屬性劃分可以分為系統(tǒng)故障與隨機(jī)故障。其中，系統(tǒng)故障指的是當(dāng)運(yùn)行中的數(shù)控機(jī)床超出限定量就會(huì)出現(xiàn)故障。隨機(jī)故障指的是數(shù)控機(jī)床偶爾出現(xiàn)異常。此外，根據(jù)有無報(bào)警又可以分為有報(bào)警顯示與無報(bào)警顯示。根據(jù)故障原則分為內(nèi)部與外部故障。

2.2 計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控機(jī)床故障判斷

結(jié)合系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)特征診斷方法包括：現(xiàn)象觀察、數(shù)控系統(tǒng)硬件報(bào)警功能、軟件報(bào)警功能、狀態(tài)顯示診斷等。一般情況下數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障首要條件就是通過肉眼觀察進(jìn)而對(duì)故障問題有基本的了解。數(shù)控系統(tǒng)硬件報(bào)警則是通過FANUCO與FANUC16/18/21控制柜與控制面板的報(bào)警指示燈，結(jié)合指示燈的故障狀態(tài)綜合分析，確定故障原因。數(shù)控系統(tǒng)軟件報(bào)警是通過數(shù)控系統(tǒng)自主診斷，結(jié)合CRT顯示的報(bào)警代碼進(jìn)行故障分析。故障處理過程中可以結(jié)合報(bào)警內(nèi)容提示確定問題根源。狀態(tài)顯示診斷功能是通過CRT畫面的狀態(tài)顯示分析是否將信號(hào)輸入至機(jī)床，或者機(jī)床一端各命令開關(guān)、行程開關(guān)等通斷出發(fā)開關(guān)信號(hào)是否根據(jù)需求準(zhǔn)確輸入至系統(tǒng)內(nèi)。另一方面，外部環(huán)境影響也會(huì)引發(fā)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)改變，給機(jī)床性能帶來影響引起變化。

3 計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控機(jī)床故障診斷和管理系統(tǒng)

第一，計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)組成。根據(jù)不同的故障類型與診斷方法研發(fā)計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床故障診斷與管理系統(tǒng)。

第二，各單元實(shí)現(xiàn)功能。首先，管理單元。管理單元分為登錄、設(shè)置用戶名、密碼修改、權(quán)限設(shè)置。人們?cè)诘卿浵到y(tǒng)后，結(jié)合用戶權(quán)限規(guī)定操作。其次，配置文件管理單元。配置參數(shù)通過文件形式控制，結(jié)合具體要求與串口把配置文件傳輸至數(shù)控機(jī)床。系統(tǒng)進(jìn)行文件刪除、命令、瀏覽。再次，故障查找單元。系統(tǒng)結(jié)合故障編碼查找故障解決措施，有效提升了故障診斷率。參數(shù)搜集單元。結(jié)合參數(shù)編碼搜集機(jī)床故障診斷參數(shù)，用戶在搜集時(shí)能夠獲得機(jī)床參數(shù)作用、提示、地址等。最后，故障診斷單元。故障診斷是系統(tǒng)核心單元，能夠提供FANUCO與FANUC16/18/21故障診斷措施。其處理方法為：利用直觀形象演示故障出現(xiàn)原理，隨后提供故障診斷過程。接下來，以90號(hào)報(bào)警——返回參考位置故障為例進(jìn)行故障診斷分析。

首先，故障原理展示。90號(hào)報(bào)警在返回參考時(shí)報(bào)警，故障原因?yàn)椋悍祷貐⒖键c(diǎn)速度設(shè)置錯(cuò)誤，位置過近。通過直觀形象展示故障形成過程，人們能夠設(shè)計(jì)多種返回速度，返回位置過程中發(fā)出警報(bào)。這種方法對(duì)不了解FANUCO與FANUC16/18/21系統(tǒng)具有幫助性作用。其次，故障排除過程。90號(hào)報(bào)警內(nèi)容：作進(jìn)給軸返回基準(zhǔn)點(diǎn)操作過程中順著基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)給速度位置跟隨偏差應(yīng)超過128個(gè)位置檢測(cè)單位。相反，位置編碼器“一轉(zhuǎn)信號(hào)”無法形成柵格點(diǎn)信號(hào)。判斷工程為：判斷位置跟隨偏差是否超過128個(gè)位置檢測(cè)單位。檢測(cè)單位：移動(dòng)量比指令脈沖。若偏差低于128則表示返回基準(zhǔn)點(diǎn)速度設(shè)置錯(cuò)誤，應(yīng)增加返回速度。若偏差超過128個(gè)位置檢測(cè)單位，電機(jī)回轉(zhuǎn)超出一轉(zhuǎn)進(jìn)入下一環(huán)節(jié)判斷。最后，即可獲得故障是因?yàn)榉祷貐⒖键c(diǎn)速度設(shè)計(jì)錯(cuò)誤還是位置過近、硬件故障等。

第三，故障診斷統(tǒng)計(jì)單元。由于數(shù)控機(jī)床使用年限較多，在使用時(shí)難免出現(xiàn)各種故障問題。選擇某臺(tái)數(shù)控機(jī)床故障觀察，進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)。若故障是因?yàn)橥辉驅(qū)е聞t需要維修人員進(jìn)行故障分析，制定可行性方法。

記錄在怎樣操作下發(fā)生故障應(yīng)有完整記錄，若是系統(tǒng)操作時(shí)發(fā)生故障應(yīng)記錄具體位置故障，故障是否為該流程特有。同時(shí)，記錄相同操作能否引發(fā)相同故障；故障與進(jìn)給伺服關(guān)聯(lián)或是主軸伺服相關(guān)。故障內(nèi)容記錄包含CRT報(bào)警顯示畫面的報(bào)警編號(hào)；CRT顯示狀態(tài)；加工偏差、偏移量是否準(zhǔn)確。處理方法記錄包含故障原因是由于硬件還是參數(shù)錯(cuò)誤或其他原因?qū)е拢涗浽敿?xì)的故障原因信息。其他信息包含機(jī)床周圍有無干擾源、四周溫度，控制單元有無震動(dòng)。

若故障相同則可能是相同原因?qū)е隆Ｏ到y(tǒng)伴隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，故障積累也會(huì)逐漸增多，為后續(xù)故障排除提供了便利條件，提升了故障診斷效果。另一方面，進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)有助于數(shù)控機(jī)床維修。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床故障診斷與管理系統(tǒng)有助于故障問題解決，能夠結(jié)合數(shù)控機(jī)床編碼進(jìn)行構(gòu)件、參數(shù)文件管理。同時(shí)，也有助于故障處理結(jié)果統(tǒng)計(jì)，積累經(jīng)驗(yàn)便于后續(xù)故障診斷。