王福全

摘要:目前,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛,其加工柔性好,精度高,生產(chǎn)效率高,具有很多的優(yōu)點(diǎn)。但由于技術(shù)越來越先進(jìn)、復(fù)雜,對(duì)維修人員的要求很高,要求他們具有較深的專業(yè)知識(shí)和豐富的維修經(jīng)驗(yàn),在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)才能及時(shí)排除。本文闡述了數(shù)控機(jī)床的幾種常見故障分析方法,與數(shù)控機(jī)床的維護(hù)方法。

關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床;故障分析

1 數(shù)控機(jī)床常見故障及其分類

1.1 按故障的性質(zhì)分類

①確定性故障確定性故障是指控制系統(tǒng)主機(jī)中的硬件損壞或只要滿足一定的條件,數(shù)控機(jī)床必然會(huì)發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象在數(shù)控機(jī)床上最為常見,但由于它具有一定的規(guī)律,因此也給維修帶來了方便確定性故障具有不可恢復(fù)性,故障一旦發(fā)生,如不對(duì)其進(jìn)行維修處理,機(jī)床不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常.但只要找出發(fā)生故障的根本原因,維修完成后機(jī)床立即可以恢復(fù)正常。正確的使用與精心維護(hù)是杜絕或避免故障發(fā)生的重要措施。②隨機(jī)性故障隨機(jī)性故障是指數(shù)控機(jī)床在工作過程中偶然發(fā)生的故障此類故障的發(fā)生原因較隱蔽,很難找出其規(guī)律性,故常稱之為“軟故障”,隨機(jī)性故障的原因分析與故障診斷比較困難,一般而言,故障的發(fā)生往往與部件的安裝質(zhì)量、參數(shù)的設(shè)定、元器件的品質(zhì)、軟件設(shè)計(jì)不完善、工作環(huán)境的影響等諸多因素有關(guān).隨機(jī)性故障有可恢復(fù)性,故障發(fā)生后,通過重新開機(jī)等措施,機(jī)床通?？苫謴?fù)正常,但在運(yùn)行過程中,又可能發(fā)生同樣的故障。

加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)檢查,確保電氣箱的密封,可靠的安裝、連接,正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發(fā)生的重要措施。

1.2 按故障產(chǎn)生的原因分類

①數(shù)控機(jī)床自身故障這類故障的發(fā)生是由于數(shù)控機(jī)床自身的原因所引起的,與外部使用環(huán)境條件無關(guān),數(shù)控機(jī)床所發(fā)生的極大多數(shù)故障均屬此類故障。②數(shù)控機(jī)床外部故障這類故障是由于外部原因所造成的。供電電壓過低、過高,波動(dòng)過大:電源相序不正確或三相輸入電壓的不平衡;環(huán)境溫度過高:有害氣體、潮氣、粉塵授入:外來振動(dòng)和干擾等都是引起故障的原因。

除上述常見故障分類方法外,還有其他多種不同的分類方法。

2 故障分析的基本方法

故障分析是進(jìn)行數(shù)控機(jī)修的第一步,通過故降分析,一方面可以迅速查明故障原因,排除故障;同時(shí)也可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴(kuò)大的作用。數(shù)控機(jī)床的故陣分析主要方法有以下幾種:

2.1 常規(guī)分析法

常規(guī)分析法是對(duì)數(shù)控機(jī)床的機(jī)、電、液等部分進(jìn)行的常規(guī)檢查,以此來判斷故障發(fā)生的原因的一種方法。在數(shù)控機(jī)床上.常規(guī)分析法通常包括以下內(nèi)容:

①檢查電滾的規(guī)格(包括電壓、栩率、相序、容量等)是否符合要求。②檢查CNC、伺服馭動(dòng)、主軸馭動(dòng)、電動(dòng)機(jī)、愉人/輸出信號(hào)的連接是否正確、可靠。③查CNC、伺服馭動(dòng)等裝!內(nèi)的印刷電路板是否安裝牢固,接播部位是否有松動(dòng)。④查CNC伺服馭動(dòng)、主軸馭動(dòng)等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確。⑤查液壓、氣動(dòng)、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機(jī)床要求。⑥查電氣元件、機(jī)械部件是否有明顯的損壞,等等。

2.2 動(dòng)作分析法

動(dòng)作分析法是通過觀察、監(jiān)視機(jī)床實(shí)際動(dòng)作,判定動(dòng)作不良部位,并由此來追溯故障根源的一種方法。

一般來說,數(shù)控機(jī)床采用液壓、氣動(dòng)控制的部位,如:自動(dòng)換刀裝置、交換工作臺(tái)裝置、夾具與傳輸裝置等均可以通過動(dòng)作診斷來判定故障原因。

2.3 狀態(tài)分析法

狀態(tài)分析法是通過監(jiān)測(cè)執(zhí)行元件的工作狀態(tài),判定故障原因的一種方法.這一方法在數(shù)控機(jī)床維修過程中使用最廣。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中,伺服進(jìn)給系統(tǒng)、主軸馭動(dòng)系統(tǒng)、電源模塊等部件的主要參數(shù)都可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)檢側(cè).這些參數(shù)包括:輸入/輸出電壓,輸入/輸出電流,給定/實(shí)際轉(zhuǎn)速、位置,實(shí)際的負(fù)載的情況等。此外,數(shù)控系統(tǒng)全部輸入/輸出信號(hào)包括內(nèi)部繼電器、定時(shí)器等的狀態(tài),亦可以通過數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)予以檢查。

通過狀態(tài)分析法,可以在無儀器、設(shè)備的悄況下,根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài),迅速找到故障的原因,在數(shù)控機(jī)床維修過程中使用最廣.維修人員必須熟練掌握。

2.4 操作、編程分析法

操作、編程分析法是通過某些特殊的操作或編制專門的側(cè)試程序段,確認(rèn)故障原因的一種方法。如通過手動(dòng)單步執(zhí)行自動(dòng)換刀、自動(dòng)女換工作臺(tái)動(dòng)作,執(zhí)行單一功能的加工指令等方法進(jìn)行動(dòng)作與功能的檢側(cè)。通過這種方法,可以具體判定故障發(fā)生的原因與部件.檢查程序編制的正確性。

2.5 系統(tǒng)自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)的自診斷是利用系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序或?qū)Ｓ玫脑\斷軟件,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵硬件以及系統(tǒng)的控制軟件進(jìn)行自我診斷、側(cè)試的診斷方法。它主要包括開機(jī)自診斷、在線監(jiān)控與脫機(jī)側(cè)試這三個(gè)方面內(nèi)容。

3 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)

存儲(chǔ)器用電池要定期檢查和更換。通常數(shù)控系統(tǒng)中部分CMOS存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)內(nèi)容在斷電時(shí)靠電池供電保持,一般采用鏗電池或可充電鎳福電池。當(dāng)電池電壓下降到一定值就會(huì)造成參數(shù)丟失,因此要定期檢查電池,及時(shí)更換。更換電池時(shí)一般要在數(shù)控系統(tǒng)通電狀態(tài)下進(jìn)行,以免造成參數(shù)丟失。

防止數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)單元過熱。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高,因此對(duì)溫度控制較嚴(yán),一般數(shù)控機(jī)床都要求環(huán)境溫度為20℃左右,同時(shí)機(jī)床本身也有較好的散熱通風(fēng)系統(tǒng),在保證環(huán)境溫度的同時(shí),也應(yīng)保證機(jī)床散熱系統(tǒng)的正常工作。要定期檢查電氣柜各冷卻風(fēng)扇的工作狀態(tài),應(yīng)根據(jù)車間環(huán)境狀況每半年或一季度檢查清掃一次。數(shù)控及驅(qū)動(dòng)裝置過熱往往會(huì)引起許多故障,如控制系統(tǒng)失常,工作不穩(wěn)定,嚴(yán)重的還能造成模塊燒壞。

監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓。通常數(shù)控系統(tǒng)允許的電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍在85%～110%,如果超出此范圍,輕則數(shù)控系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,重則造成重要的電子元器件損壞。因此要經(jīng)常注意電網(wǎng)電壓的波動(dòng),對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量比較惡劣的地區(qū),應(yīng)及時(shí)配置合適的穩(wěn)壓電源,可降低故障。

機(jī)床要求有良好的接地。現(xiàn)在有很多企業(yè)仍在使用三相四線制,機(jī)床零地共接。這樣往往會(huì)給機(jī)床帶來諸多隱患。有些數(shù)控系統(tǒng)對(duì)地線要求很嚴(yán)格。如德國DMU公司生產(chǎn)的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,由于沒有使用單獨(dú)接地線,多次造成機(jī)床誤動(dòng)作甚至燒毀了一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因此,為了增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的抗干擾能力最好使用單獨(dú)的接地線。

機(jī)床潤滑部位的定期檢查。為了保證機(jī)械部件的正常轉(zhuǎn)動(dòng),一定要按照機(jī)床使用說明書上規(guī)定的內(nèi)容對(duì)各潤滑部位定期檢查,定期潤滑。

定期清洗液壓系統(tǒng)中的過濾器。過濾器如果堵塞,往往會(huì)引起故障。如液壓系統(tǒng)中的壓力傳感器、流量傳感器信號(hào)不正常,導(dǎo)致機(jī)床報(bào)警。有些油缸帶動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作緩慢,導(dǎo)致超時(shí)報(bào)警或執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作不到位等情況。

定期檢查氣源情況。數(shù)控設(shè)備基本上都要使用壓縮空氣,用來清潔光柵尺、吹掃主軸及刀具,油霧潤滑以及用氣缸帶動(dòng)一些機(jī)械部件傳動(dòng)等。要求氣源達(dá)到一定的壓力并且要經(jīng)過干燥和過濾。如果氣源濕度較大或氣管中有雜質(zhì),會(huì)對(duì)光柵尺造成極大的影響甚至?xí)p壞光柵尺。同時(shí)油霧潤滑中的氣源中如含有水和雜質(zhì)會(huì)直接影響潤滑,尤其是高精度高轉(zhuǎn)速的主軸。

液壓油和冷卻液要定期更換。由于液壓系統(tǒng)是封閉網(wǎng)路,液壓油使用一定時(shí)間后,油質(zhì)會(huì)有所改變,影響液壓系統(tǒng)的正常工作。因此必須按規(guī)定定期更換。

定期檢查機(jī)床精度。機(jī)床使用一段時(shí)間后,其精度肯定有所下降,甚至有可能出廢品。通過對(duì)機(jī)床幾何精度的檢測(cè),有可能發(fā)現(xiàn)機(jī)床的某些隱患,如某些部件松動(dòng)等。用激光干涉儀對(duì)位置精度定期檢測(cè),如發(fā)現(xiàn)精度有所下降,可通過數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能對(duì)位置精度進(jìn)行補(bǔ)償,恢復(fù)機(jī)床精度,提高效率。

定期檢查和更換直流電動(dòng)機(jī)電刷。一些老數(shù)控機(jī)床上使用的大部分是直流電動(dòng)機(jī),其電刷的過度磨損會(huì)影響其性能。必須定期檢查電刷。數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等應(yīng)每年檢查一次,頻繁加速機(jī)床(如沖床等)應(yīng)每兩個(gè)月檢查一次。

要注意電控柜的防塵和密封。車間內(nèi)空氣中飄浮著灰塵和金屬粉末,電控柜如果防塵措施不好,金屬粉末很容易積聚在電路板上,使電器元件間絕緣電阻下降,從而出現(xiàn)故障甚至使元件損壞。這一點(diǎn)對(duì)于電火花加工設(shè)備和火焰切割設(shè)備尤為重要。另外有些車間衛(wèi)生較差,如果電控柜密封不好,會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)老鼠鉆進(jìn)電控柜內(nèi)咬斷控制線,甚至將車間內(nèi)肥皂、水果皮等帶到線路板上,這樣不僅會(huì)造成元器件損壞,嚴(yán)重的會(huì)使數(shù)控系統(tǒng)完全不能工作,這一點(diǎn)應(yīng)引起足夠重視。

參考文獻(xiàn)

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