摘 要:數(shù)控機床是涉及機、電、光、液、氣等很多技術的復雜系統(tǒng),它的故障診斷與維修是數(shù)控機床使用過程中必須要面對的問題,為了提高設備有效利用率,現(xiàn)根據(jù)實際工作情況對分析故障及排除方法做一些總結。
關鍵詞:數(shù)控機床;故障;排除;診斷
1 前言
數(shù)控機床是綜合了可編程控制、計算機控制、伺服控制、機械制造和數(shù)據(jù)通信等多種先進技術于一體的機電一體化設備,由于其良好的性能與較高的生產(chǎn)效率使得在生產(chǎn)上得到廣泛的應用。但是在使用過程中也不可避免地發(fā)生一些故障,因此數(shù)控機床故障診斷及排除是很重要的,筆者就其一般方法進行論述。
2 數(shù)控機床故障診斷的基本原則
2.1 先靜后動
維修人員在面對機床故障時應做到先靜后動,不可一上來就盲目動手,必須先詢問機床使用人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài),在閱讀機床說明書及其他相關資料后才能查找故障。
2.2 先檢查后通電
在故障機床斷電的狀態(tài)下,通過觀察、測試、分析,確認為非破壞性故障,方可給機床通電,進行動態(tài)觀察和測試,查找故障。而對于破壞性故障,只有在排除故障后才能通電,在正常運行下進行動態(tài)診斷。
2.3 先軟件后硬件
當為發(fā)生故障的機床通電后,首先檢查軟件工作是否正常。不可一上來就大拆大卸,以免引起新的故障,降低機床性能。
2.4 先外部后內(nèi)部
數(shù)控機床故障可由機械、液壓、電氣三方面引起。應該由外向內(nèi)逐一排查,盡量避免隨意啟封、拆卸,否則很可能擴大故障,使機床喪失精度,降低性能。
2.5 先機械后電氣
由于數(shù)控機床自動化程度高,技術較復雜,一般機械故障較容易察覺。所以在數(shù)控機床檢修中,首先檢查機械部分是否正常,行程開關是否靈活,氣動、液壓部分是否存在阻塞現(xiàn)象等。先逐一排除機械性故障,往往可以達到事半功倍的效果。
3 數(shù)控機床故障的主要分類
3.1 按故障有無診斷顯示分
可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障。有診斷顯示的故障又可分成硬件診斷顯示故障與軟件診斷顯示故障。硬件診斷顯示的故障是指各單元裝置上的警示燈在數(shù)控機床發(fā)生故障時指示出故障狀態(tài)的故障。軟件診斷顯示的故障是指數(shù)控機床發(fā)生故障時在CRT顯示器上顯示出診斷號和診斷信息的故障。有診斷顯示的故障較易排除;而對于無診斷顯示的故障,其排除故障的難度較大。
3.2 按故障發(fā)生的性質(zhì)分
可分為破壞性故障和非破壞性故障。破壞性故障往往是隨機的,它經(jīng)常與數(shù)控機床的電磁兼容性有關,只能根據(jù)操縱者提供的情況進行維修,難度大并且有一定的風險,在維修和排除時不允許此類故障重復出現(xiàn);非破壞性故障的特點是,在某些特定的條件下,允許此故障重復出現(xiàn),不會對機床造成更多損傷,所以可以經(jīng)過多次試驗、重演故障來分析故障,排除較易。
3.3 按數(shù)控機床發(fā)生故障的性質(zhì)分
可分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。系統(tǒng)性故障通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設定的限度,工作中數(shù)控機床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象極為常見,例如,潤滑,冷卻或液壓等系統(tǒng)由于管路泄露引起油位下降到使用極限值,必然會發(fā)生液位報警使機床停機。隨機性故障是指數(shù)控機床在同樣的條件下工作時只偶然發(fā)生一兩次的故障。例如,工作環(huán)境溫度過高或過低、電源波動與機械振動、有害粉塵與氣體污染等均可引發(fā)此類隨機性故障。
3.4 按數(shù)控機床發(fā)生故障的部位分
可分為機械故障和電氣故障。機械故障又可分為功能型故障、動作型故障、結構型故障、使用型故障。電氣故障又可分弱電故障和強電故障。弱電故障是指控制系統(tǒng)中以電子元器件、集成電路為主的控制部分發(fā)生的故障。強電故障是指控制系統(tǒng)中的主回路或高壓大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源電壓變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電器發(fā)生的故障。
4 故障診斷的要求及思路
4.1 故障診斷的要求包括以下幾個方面:
(1)對人員素質(zhì)的要求,要求維修人員有較廣知識面、善于思考學習總結經(jīng)驗、能熟練操作機床和使用維修儀器,還需要有較強動手能力。(2)對技術資料的要求,技術資料是維修的指南,它在維修過程中起著非常重要的作用,通過它可以大大地提高維修效率與準確性。具體而言,技術資料包括以下部分:數(shù)控機床使用說明書、數(shù)控系統(tǒng)使用手冊、PLC程序清單、機床參數(shù)清單、機床主要配套功能部件的說明書與資料等。(3)工具及備件的要求:由于數(shù)控機床是精密設備,要求完備合格的維修工具。包括數(shù)字萬用表、數(shù)字轉速表、示波器、相序表、長度測量工具等儀表;電烙鐵、吸錫器、鉗類扳手等工具;常用二極管、晶體管、電阻、集成電路等備件。
4.2 故障診斷思路
當數(shù)控機床發(fā)生故障時,維修人員應對故障發(fā)生的時間、故障發(fā)生時的操作方式,以及故障的內(nèi)容進行調(diào)查分析。這樣有利于較快確定故障范圍或類型,從而找出故障點,排除故障。
5 數(shù)控機床故障診斷技術與排除方法
5.1 直觀法
直觀法是通過故障發(fā)生時產(chǎn)生的光、聲、味等異?,F(xiàn)象的觀察,認真檢查系統(tǒng)各處,觀察有無損傷痕跡,進行排除,并縮小故障范圍。直觀一般包括:(1)詢問現(xiàn)場人員故障產(chǎn)生的過程、現(xiàn)象及加工情況;(2)查看CRT報警指示燈及報警信息,機床各部分工作狀態(tài),保險絲是否燒斷,電容器等元器件是否燒焦、開裂以及電線電纜是否脫落;(3)在斷電的情況下,觸摸電路板等電氣元件安裝情況,是否有接觸不良等現(xiàn)象(4)聞電氣元件是否有燒焦等異味,聽是否有異常聲響。
5.2 自診斷法
數(shù)控系統(tǒng)已具備了一定的自診斷功能,具體可分為兩種:(1)啟動診斷。它的機制是從開機后到正常的運行準備狀態(tài)為止,自動診斷整個硬件系統(tǒng),為系統(tǒng)正常工作做好準備。通過它可以測出系統(tǒng)大部分硬件故障。(2)在線診斷。它是通過CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝診斷程序,當在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時,自動對數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、外部I/O及其他外部系統(tǒng)測試、檢查,并顯示有關狀態(tài)或故障信息。(3)離線診斷。當CNC系統(tǒng)出現(xiàn)故障或判斷系統(tǒng)是否有故障時,往往需要停機進行檢查,這就是離線診斷。它的主要目的是故障定位和修復系統(tǒng),這樣力求把故障定位在更小的范圍之內(nèi)。
5.3 功能程序測試法
它是把數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T、F功能用手工編程或自動編程方法編織成一個功能測試程序,然后開啟數(shù)控系統(tǒng)來運行這個功能測試程序,可快速判定系統(tǒng)哪個功能不良,以及故障發(fā)生的可能原因。此方法常用于以下情況:(1)長期閑置的數(shù)控機床第一次開機測試檢查;(2)機床加工造成廢品又無報警而一時難以確認是編程或操作的失誤;(3)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障,一時難以區(qū)別是外來干擾還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。
5.4 交換法
當確定故障點大致范圍后,維修人員用備用元器件替換被懷疑有故障的部分,甚至還可以用系統(tǒng)中兼容或相同的兩個板互換檢查,這樣可以通過觀察故障現(xiàn)象是隨之轉移還是故障依舊來判斷被懷疑的地方。
5.5 參數(shù)檢查法
在數(shù)控系統(tǒng)中有許多參數(shù),它們是確定系統(tǒng)功能的重要依據(jù),直接影響數(shù)控機床的性能,由于參數(shù)一般存放在RAM或磁泡存儲器中,一旦電池電壓不足或系統(tǒng)長期不通電等原因都可能會造成參數(shù)丟失或混亂,進而產(chǎn)生故障。應根據(jù)故障特征,核對、校正參數(shù),排除故障。
6 結束語
近些年來,隨著我國制造業(yè)水平不斷發(fā)展,對數(shù)控機床的需求也越來越高,也就急需數(shù)控機床維修人才,但數(shù)控機床綜合了諸如機械、電氣、液壓、計算機等多種技術,所以它的診斷也是較復雜、含金量較高的工作。通過加強對它的重視與對技術人員的培訓,提高技術素質(zhì),以此滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)對數(shù)控機床的需要。
參考文獻
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作者簡介:王博(1993,2-),男,重慶市南岸區(qū)人,重慶理工大學機械設計及其自動化專業(yè),本科,在校學生。