仿真軟件在數控機床維修中的實施對策

趙曉霞

（江蘇省淮陰商業學校，江蘇淮安 223001）

0 引言

仿真軟件主要是指安裝于數控機床控制、管理系統中，對機床運動流程、環境等方面進行監測、模擬，協助技術人員分析、排除故障的技術。仿真軟件能夠運用先進仿真技術以及先進性原理，針對數控機床故障進行調試、排除，并對數據機床進行有效裝配，實現對調試、故障排除、裝配的科學模擬。這類軟件的可靠性、經濟性、有效性明顯。通過仿真軟件的運用，能夠對數控機床中出現的故障現象進行設置，然后分析故障產生原因，進而在使用過程中運用軟件了解故障實際情況，掌握故障出現的主要原因。同時，也可以利用仿真軟件進行重復練習，熟知和掌握故障維修手段，使數控機床相關維修技術得到有效提高。除此之外，仿真軟件也能對不同故障進行設置，發現不同故障出現的原因，然后針對故障逐個指導，將故障排除，使用戶在使用數控機床時能夠自主維修，全面掌握數控機床維修技術以及維修手段。

1 數控機床故障常用診斷方法

1.1 直觀法

運用直觀法時主要是運用感官，關注故障發生時的各種現象，其中包括亮光、火花等，同時需查看是否有異常響聲、發熱等情況。除此之外，需對可能出現故障的印制線路板進行觀察，查看其是否存在損傷或燒毀痕跡，然后將檢查范圍進一步縮小，這是進行故障檢查時的常用方法。

1.2 CNC 自診斷功能

運用CNC（Computer Numerical Control，計算機數字控制機床）系統能夠對數據進行快速處理，針對出錯部位實施快速和多路信號處理和信息采集，然后根據診斷流程進行判斷與分析，了解系統是否有故障出現，針對故障進行及時定位。自診斷功能主要分為兩種：①開機進行自診斷，這種診斷方式使由于通電之初一直到運行狀態，系統當中的診斷程序會進行自主診斷，其中主要有總線、存儲器、印制線路板等，然后對硬件能否正常工作進行檢查；②故障提示信息在機床運行出現故障時，顯示器中會將內容和編號顯示出來，然后根據具體提示查閱相關資料，了解故障產生原因和排除方法。

1.3 數據檢查和狀態檢查

CNC 自診斷不僅能夠將故障信息在顯示器中顯示出來，也能運用多頁診斷數據以及診斷地址方式將機床狀態信息以及參數顯示出來，常見狀態檢查以及數據檢查分為接口檢查以及參數檢查兩種。參數檢查：主要為數控機床中機床數據在一系列調整和試驗之后產生的參數屬于機床獲得正常運用的重要保證，數據主要為加速度、增益、輪廓監控允差等。在被外部干擾情況下，數據會出現混亂或丟失問題。接口檢查：主要是針對機床與CNC 系統輸出和輸入接口信號進行檢查。運用狀態檢查的方式能夠了解CNC 系統是否將信號向機床側輸出，進而對故障進行定位，判斷故障屬于CNC 系統還是機床側。

2 數控機床維修面臨的挑戰

數控機床體型龐大，維護過程中很難做到全面，比較容易產生誤差，以致于機床使用時會有安全問題出現，如維修過程中往往僅對故障部位查修而忽視空氣中的粉塵，而粉塵會使機床運行過程的摩擦增加，降低機床實際使用時限和車間整體生產效率。數控設備中每個部件都是運用復雜工藝制作，因此車間的濕度、溫度、環境會對設備產生較大影響，一定程度上導致數控機床的故障原因具有多樣性。并且一旦出現問題，便會有連鎖反應，不能及時維修將故障排除，將會使生產受到影響。因此，在對數控機床進行維修時，維修人員需具備較強的專業素養，遇到問題時冷靜處理，保證設備運行正常。

3 仿真軟件的應用

3.1 仿真軟件在數控機床故障分析中的應用

隨著科學技術的發展，生產領域中的數控機床系統越來越龐大，設備內部結構越來越復雜。而數控機床的故障類型、表現形式也呈現多樣化特點，這在很大程度上給維修工作帶來了較大的挑戰。當數控機床發生故障時，部分故障需要對設備進行停機、拆卸檢查，這不僅影響生產秩序，還存在較多的干擾因素。而通過仿真軟件，可以實現對數控機床故障前、故障時產生的各類數據進行分析，查找其中存在的異常情況，判斷故障類型和發生位置。例如，某FANUC0M 數控機床系統運行時，主軸和刀臂位置出現異聲。此時通過仿真軟件的故障模擬系統，分析出現這種情況可能是因為主軸安裝定位問題。而實際檢查中，發現主軸頭和換刀頭沒有機械松動的情況，加上刀臂定位符合要求，按照仿真軟件的故障排查方案，將N6577 參數值從1525 改為1524 后，問題得到解決。在該故障的處理過程中，沒有對數控機床設備進行大面積的拆卸，僅通過仿真軟件進行模擬分析，再配合軟件中的常見故障分析、解決方法，快速鎖定故障源，并進行了有效處理。

3.2 仿真軟件在數控機床故障預防中的應用

在數控機床的維修工作中，不僅要做到在故障發生時快速處理，還應做到故障的風險識別、提前預防。在生產過程中，頻繁停機檢查將會對生產活動造成不利影響。為此，可以通過仿真軟件，對數控機床的生產過程進行模擬，分析其中可能存在的故障風險。比如，在以刀具為代表的各類磨損件監測方面，通過仿真軟件可以實現對其磨損程度的分析預測，并設定預警值，及時提醒維修人員重點關注和檢查。同時，可以通過對數控機床中傳感器、故障診斷系統采集到的數據進行模擬分析，進一步評估設備各部位的故障風險，幫助技術維修人員進行提前處理和預防，以保證設備的正常運行。

3.3 仿真軟件在數控機床故障維修中的應用

數控機床電氣部分的故障類型具有多樣性，故障原因一般比較復雜，因此在進行故障診斷以及故障維修時的難度比較大。以數控機床常見電氣故障維修為例，進行仿真軟件實際應用的說明。在仿真軟件中，會將常見故障以及故障具體名稱顯示出來，選擇哪項故障就確認哪項故障。選中故障后，能夠了解故障出現之后的具體現象，在此過程中，需將具體現象作為依據，點擊提示按鈕，根據信息提示將故障逐步排除。同時需點擊電氣原理圖進行查看。將電氣原理圖打開，回到主界面，進入電氣柜，然后點擊繼電器排進行觀察。

故障查找步驟：①了解提示信息內容，選刀后刀架會不停轉動，選刀后如果三維界面中刀架會對轉不停故障進行演示，在此情況下不要將電源關閉，應對其進行進一步檢查；②幫助信息提示點刀架主體情況下，需將上蓋打開進行檢查，查看預定位電磁鐵是否存在不動作現象。根據提示，可以進行以下操作：首先，對切換視圖依次激活，將上蓋解開、扣合，用戶能夠清晰了解上蓋結構，當不動作現象出現后，需根據幫助信息實施進一步操作；其次，查看電氣原理圖。將電氣原理圖打開，然后回到整機圖界面，進入電器柜中，點擊繼電器排，對繼電器進行觀察，然后發現KA3 已經成為明亮紅色；最后，回到電器柜中，點擊端子排，進入界面，用戶界面中多用表測得的電壓為120～130 V，如果最終發現是0，則判斷與定位中電磁鐵出現失電問題。

點擊故障按鈕，使界面進入電氣原理圖，將電路圖中發生故障的線路選出，在故障排除之后，回到操作界面，然后將電源關閉重新啟動界面，此時故障已經解決，用戶可以根據實際需求選擇刀號，進而使設備正常運行。

4 仿真軟件在數控機床維修實踐中的應用效果總結

4.1 模擬性

使用仿真軟件時，所有模型的設置都是根據真實數控機床比例進行模擬，其中涉及到的操作系統與真實系統完全一致，能夠真實反映操作結果。

4.2 三維仿真

使用仿真軟件時主要是運用具體、形象、直觀的三維模型，這類模型表現力強、內容全面，且能運用動態方式對數控機床在維修時的原理進行動態性分析[9]。

4.3 完善的功能模塊

仿真軟件的功能可將數控機床中涉及到的各個部分涵蓋其中，設置的故障點十分全面，其中主要有SIMENS 以及FUNUC數控系統相關裝置、PLC 配置相關功能連接、銑床以及車床安裝，同時也包括典型性故障維修以及調配型故障維修。

4.3 思路靈活

仿真軟件針對故障排除問題設計，能夠保證在相同故障情況下呈現出不同原因。通過對仿真軟件的運用，能了解故障排除具體思路，掌握數控機床維修機理，對知識進行活學活用。

5 結束語

總之，仿真軟件能夠對機床進行模擬，系統集成數控機床中機械和電氣部分的具體維修方式，強化對數控機床線路連接方式的認識與理解，對相關參數進行有效調節，并對數控機床維修后的效果進行檢驗。同時通過仿真軟件的運用，能夠對數控機床運行中出現的故障進行靈活分析，詳細掌握故障成因，采取針對性方式開展維修工作。