數(shù)控機(jī)床典型故障診斷與維修

周方

摘 要：數(shù)控機(jī)床作為實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，它是現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的主流，本人作為職業(yè)學(xué)校老師，在多年的實(shí)習(xí)教學(xué)中，就數(shù)控機(jī)床的使用及故障診斷方面在本文進(jìn)行一些討論。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障診斷

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修是數(shù)控機(jī)床使用過(guò)程中重要的組成部分，也是目前制約數(shù)控機(jī)床發(fā)揮作用的因素之一，因此學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的技術(shù)和方法有重要意義。下面本人就淺談數(shù)控機(jī)床幾個(gè)典型的故障進(jìn)行的診斷和維修。

要想對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修，首先要知道機(jī)床故障的類型，機(jī)床故障類型可分為：

1、數(shù)控機(jī)床的非關(guān)聯(lián)性和關(guān)聯(lián)性故障

所謂非關(guān)聯(lián)性故障是由于運(yùn)輸，安裝等原因造成的故障。

關(guān)聯(lián)性故障可分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障。系統(tǒng)性故障是指數(shù)控機(jī)床在一定條件下必然出現(xiàn)的故障;隨機(jī)性故障是指偶然出現(xiàn)的故障。一般隨機(jī)故障是由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的局部松動(dòng)，系統(tǒng)控制軟件不完善，硬件工作特性曲線下降，電氣元器件品質(zhì)因數(shù)降低等原因造成的。

2、數(shù)控機(jī)床的有診斷顯示故障和無(wú)診斷故障顯示故障

數(shù)控機(jī)床故障按有無(wú)診斷顯示分為有診斷顯示故障和無(wú)診斷顯示故障。

3、數(shù)控機(jī)床的破壞性故障和非破壞性故障

對(duì)于短路，因伺服系統(tǒng)失控造成的飛車等故障稱為破壞性故障，在維修和排除這種故障時(shí)不允許故障重復(fù)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于非破壞性故障，可以經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)重演故障來(lái)分析故障原因。

4、數(shù)控機(jī)床的電氣故障和機(jī)械故障

數(shù)控機(jī)床故障按發(fā)生部位可分為電氣故障和機(jī)械故障。

電氣故障一般發(fā)生在系統(tǒng)裝置，伺服驅(qū)動(dòng)單元和機(jī)床電氣等控制部位。電氣故障一般是由于電氣元器件的品質(zhì)因素下降，元器件焊接松動(dòng)，接插件接觸不良或損壞等因素引起。

機(jī)械故障又可分為：功能性故障，動(dòng)作型故障，結(jié)構(gòu)型故障和使用型故障。

功能性故障主要是指工件加工精度方面的故障，這些故障是可以發(fā)現(xiàn)的，例如加工精度不穩(wěn)定，誤差大等。動(dòng)作型故障是指機(jī)床的各種動(dòng)作故障，可以表現(xiàn)為主軸不轉(zhuǎn)，工件夾不緊，刀架定位精度低，液壓變速不靈活等。結(jié)構(gòu)型故障可以表現(xiàn)為主軸發(fā)熱，主軸箱噪聲大，機(jī)械傳動(dòng)有異常響聲，產(chǎn)生切削振動(dòng)等。使用型故障主要是指使用和操作不當(dāng)引起的故障，例如過(guò)載引起的機(jī)件損壞等。機(jī)械故障一般可以通過(guò)維護(hù)保養(yǎng)和精心調(diào)整來(lái)預(yù)防。

既然我們已經(jīng)知道了機(jī)床故障的類型，接著我們介紹數(shù)控機(jī)床幾個(gè)典型故障的診斷和維修。

1、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的一般方法

首先來(lái)說(shuō)數(shù)控機(jī)床故障診斷一般包括三個(gè)步驟：

第一個(gè)步驟是故障檢測(cè)。

第二個(gè)步驟是故障判定及隔離。分離出故障的部件或模塊。

第三個(gè)步驟是故障定位。

數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)時(shí)一般采用直觀法、自診斷、參數(shù)檢查、交換法、測(cè)量法、原理分析法等。

直觀法是利用人的手、眼耳鼻等感官器官查找故障原因。根據(jù)先內(nèi)后外的原則采用望聞嗅摸等方法進(jìn)行查找。

2、數(shù)控機(jī)床幾種典型故障的診斷

（1）例如：配有西門子802s數(shù)控系統(tǒng)ck6140車床，出現(xiàn)不換刀故障，系統(tǒng)無(wú)報(bào)警。

用手摸換刀驅(qū)動(dòng)電機(jī)，感覺(jué)溫度很高。引起電機(jī)溫度升主要是過(guò)載或者缺相，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)換插座后相序不對(duì)。

（2）參數(shù)檢查

數(shù)控機(jī)床的參數(shù)設(shè)置是否合理直接關(guān)系到機(jī)床能否正常工作。在有些情況下?，通過(guò)對(duì)參數(shù)的檢查或修改，可以判斷故障所在。

例如：配有西門子802ce數(shù)控系統(tǒng)的cjk6140車床，在加工中經(jīng)常出現(xiàn)z軸不運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象并出現(xiàn)25080號(hào)報(bào)警。

該報(bào)警說(shuō)明z軸不能準(zhǔn)確定位，檢查32200號(hào)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)伺服增益系數(shù)過(guò)小，將原來(lái)的1改為2，工作正常。

（3）替換法

利用備用模塊或電路板替換有故障疑點(diǎn)的模塊或電路板，觀察故障轉(zhuǎn)移的情況，這是常用而簡(jiǎn)便的故障檢測(cè)方法。

（4）測(cè)量法

利用各種檢測(cè)儀器，對(duì)故障疑點(diǎn)進(jìn)行電流、電壓和波形測(cè)量，將測(cè)量值與正常值進(jìn)行比較，分析故障所在的位置。

例如：fanuc?xk5025數(shù)控銑床x軸回零操作失敗。

經(jīng)測(cè)量回零開(kāi)關(guān)工作正常，回零脈沖信號(hào)也正常，因此判斷在回零過(guò)程中，當(dāng)壓下減速開(kāi)關(guān)查找回零脈沖時(shí)，x軸未能移動(dòng)足夠距離到軟或硬限位而出現(xiàn)超程報(bào)警。

3、隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，各種先進(jìn)的診斷及維修技術(shù)日益發(fā)展，本人根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的的診斷技術(shù)可分為以下幾類：

（1）簡(jiǎn)單診斷技術(shù)

使用一般的檢查工具如百分表、水準(zhǔn)儀、光學(xué)儀等檢測(cè)或通過(guò)人的感官直接觀察形貌聲音、溫度、氣味等變化，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷

（2）精密診斷技術(shù)

利用監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)機(jī)床的溫度振動(dòng)噪聲等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，經(jīng)過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的各種分析，尋找機(jī)械故障根源。

故障1：主軸部件出現(xiàn)的故障主要有切削振動(dòng)大、主軸箱噪聲大、主軸發(fā)熱、定位不準(zhǔn)、不能調(diào)速、加工精度達(dá)不到要求等。

如果是采用電氣控制方式，由機(jī)械部分引起定向不準(zhǔn)或錯(cuò)位，主要是位置傳感器的固定因震動(dòng)或意外碰撞產(chǎn)生松動(dòng)造成的。如果是機(jī)械定位方式，主要檢查液壓缸定位銷伸出是否靈活、電氣元件和液壓元件是否工作正常、反應(yīng)是否靈敏、plc程序是否完善等諸多因素。

故障2：滾珠絲杠副故障大多是由運(yùn)動(dòng)質(zhì)量下降、反向間隙過(guò)大、機(jī)械爬行、潤(rùn)滑狀況不良、軸承噪音大等原因造成的。

故障3：ATC機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)不停或沒(méi)有回轉(zhuǎn)、換刀定位誤差過(guò)大、機(jī)械手無(wú)法從主軸或刀庫(kù)中取出刀具、轉(zhuǎn)塔不正位等。FAGOR8055、系統(tǒng)TH5660加工中心出現(xiàn)不換刀故障。

經(jīng)檢測(cè)系統(tǒng)給出換刀指令后，主軸能夠移動(dòng)到換刀點(diǎn)并準(zhǔn)確定位，但沒(méi)有換刀動(dòng)作，經(jīng)過(guò)I/O接口的檢查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)未收到主軸定位應(yīng)答信號(hào)，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)接線端子處，應(yīng)答信號(hào)線松動(dòng)，擰緊后，工作正常。

故障4：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)對(duì)象有卡盤(pán)、靜壓導(dǎo)軌、主軸箱的液壓平衡、液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手、主軸定位和主軸的松刀液壓缸等。液壓系統(tǒng)的故障主要是流量、壓力不足，油溫過(guò)高、噪聲、爬行等。其主要原因是油液清潔度不夠、溢流閥換向閥等元件卡死、油泵內(nèi)泄和吸油阻力過(guò)大、油箱液面不夠等原因所致。

故障5：數(shù)控機(jī)床加工中突然發(fā)生控制系統(tǒng)掉電，屏幕不亮并無(wú)法重新啟動(dòng)。

經(jīng)追蹤了解，與機(jī)床連接的計(jì)算機(jī)電源插頭被重新插到另外一個(gè)插座上，經(jīng)檢查此時(shí)計(jì)算機(jī)的地線已懸空，與機(jī)床不共地，造成存儲(chǔ)器板上的串行通信芯片燒毀。更換芯片后，系統(tǒng)工作正常。

數(shù)控機(jī)床故障的產(chǎn)生是多種多樣的。所以在維修時(shí)需要根據(jù)現(xiàn)象有理有據(jù)的分析、排除，最后找到問(wèn)題所在，才能準(zhǔn)確進(jìn)行維修。切勿盲目的亂動(dòng)，否則可能會(huì)導(dǎo)致故障更加的嚴(yán)重。

總之，在面對(duì)數(shù)控機(jī)床故障和維修問(wèn)題時(shí)，首先要防患于未燃，不能在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)問(wèn)題后才去解決問(wèn)題，要做好日常的維護(hù)工作和了解機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和工作原理，這樣才能做到有的放矢。

（作者單位：河南省南陽(yáng)市高級(jí)技工學(xué)校制造工程系，河南?南陽(yáng)?473000）