范國(guó)權(quán)

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院(河南 新鄉(xiāng)453000）)

基于數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定性分析的故障維修策略淺析

范國(guó)權(quán)

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院(河南 新鄉(xiāng)453000）)

數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定性的故障診斷是數(shù)控機(jī)床維修的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，隨著故障類型的不同，采取的故障診斷的方法也就有所不同。本文從數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定性的故障診斷基礎(chǔ)內(nèi)容切入，淺析數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生的規(guī)律，故障診斷分析的一般步驟及方法。從而得知，數(shù)控機(jī)床故障診析與維修是一門(mén)復(fù)雜的技術(shù)，要熟悉數(shù)控機(jī)床的各個(gè)部件及功能，理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高工作效率。

數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定性；故障診斷；診斷方法

引言 數(shù)控機(jī)床作為具有高科技含量的現(xiàn)代化“工作母機(jī)”,是構(gòu)成數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)備,其維修策略的制定對(duì)于保障企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。而目前數(shù)控機(jī)床的維修現(xiàn)狀是缺乏維修理論依據(jù)和理論支持,沒(méi)有采用科學(xué)的維修決策方法,主要維修工作也“壟斷”在數(shù)控機(jī)床的制造廠家的“售后服務(wù)”；在使用方單純依靠維修經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)的維修方法是導(dǎo)致“失修”和“過(guò)修”現(xiàn)象的重要原因，從而造成生產(chǎn)停頓，嚴(yán)重地影響和制約生產(chǎn)效率的提高。因此，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進(jìn)行維修很有必要。加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修的力量，可以提高數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性，有利于數(shù)控機(jī)床的有效應(yīng)用和推廣。

1 數(shù)控機(jī)床故障維修的意義及特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，必然會(huì)因?yàn)橐恍┰蛞l(fā)故障，及時(shí)地診斷和維修可以提高機(jī)床穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控機(jī)床作為一種集機(jī)、電、液、氣、計(jì)算機(jī)、微電子、通信等現(xiàn)代化技術(shù)于一體化的產(chǎn)物，因而區(qū)別于傳統(tǒng)的故障特點(diǎn)和維修特點(diǎn)，也就對(duì)數(shù)控機(jī)床故障診斷和維修的人才提出了較高的要求。

1.1 數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修的意義

數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，為了提高效益，應(yīng)合理安排加工工序充分做好準(zhǔn)備工作，盡量減少機(jī)床的輔助時(shí)間。例如：生產(chǎn)中的一臺(tái)數(shù)控機(jī)床任一部件出現(xiàn)故障，都會(huì)使機(jī)床失去穩(wěn)定性或停止正常工作，導(dǎo)致生產(chǎn)停頓。因而對(duì)數(shù)控機(jī)床及時(shí)維修是非常重要的，如對(duì)故障不能及時(shí)診斷和維修，必然影響加工周期，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修的意義：①延長(zhǎng)平均無(wú)故障時(shí)間，增加機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率；②便于及早發(fā)現(xiàn)故障隱患，避免停機(jī)損失；③保持?jǐn)?shù)控設(shè)備的加工精度。

1.2 數(shù)控機(jī)床診斷及維修的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在于數(shù)控機(jī)床是計(jì)算機(jī)引入制造系統(tǒng)后的一種機(jī)、電、液、氣、計(jì)算機(jī)、微電子、通信等現(xiàn)代化技術(shù)于一體化的產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度高，機(jī)、電、液密切協(xié)調(diào)配合，工作精度高，電氣傳動(dòng)取代了機(jī)械傳動(dòng)，自我監(jiān)測(cè)診斷力強(qiáng)的顯著特點(diǎn)，它與傳統(tǒng)的機(jī)械裝備相比，內(nèi)容上雖然也包括機(jī)械、電氣、液壓與氣動(dòng)方面的故障，但就其維修的重要性而言，則是側(cè)重于電子、機(jī)械、液、氣及光學(xué)傳感的交叉點(diǎn)上。對(duì)于數(shù)控機(jī)床的維修，首先要懂得充分利用NC和PLC提供的故障信息來(lái)查找。其次，要熟悉數(shù)控系統(tǒng)、位置檢測(cè)與伺服驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)電和輔助控制的工作原理、特點(diǎn)、常見(jiàn)故障及處理。具體特點(diǎn)：①高效率的自動(dòng)化設(shè)備；②處于生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)；③故障復(fù)雜，難于排除。

2 數(shù)控故障診斷及維修的內(nèi)容

對(duì)于數(shù)控機(jī)床的修理,重要的是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,特別是數(shù)控機(jī)床的外部故障。有時(shí)診斷過(guò)程比較復(fù)雜,但一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在,解決起來(lái)就比較簡(jiǎn)單。具體內(nèi)容如下：

圖1 數(shù)控機(jī)床維修的內(nèi)容分類

圖2 數(shù)控機(jī)床維修故障率統(tǒng)計(jì)圖

圖3 設(shè)備使用壽命——故障頻率曲線

3 數(shù)控機(jī)床常用的故障診斷及維修方法

3.1 常規(guī)檢查法

常規(guī)檢查法主要是利用人的手、眼、耳、鼻等器官對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀察以及認(rèn)真察看系統(tǒng)的每一處，遵循“先外后內(nèi)”的原則，診斷故障采用望、聽(tīng)、嗅、問(wèn)、模等方法，由外向內(nèi)逐一檢查，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線路板。

3.2 自修復(fù)系統(tǒng)診斷法

現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然未達(dá)到智能化較高程度，但已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自修復(fù)功能。當(dāng)診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中某一模塊有故障時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的在工作狀況下。系統(tǒng)在CRT上顯示報(bào)警信息或用發(fā)光二極管指示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間接口信號(hào)的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并指示出故障的大致部位。這個(gè)方法是當(dāng)前維修工作最有效的一種方法。特點(diǎn)：實(shí)用，但成本比較高，而且只適合總線結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。

3.3 功能程序測(cè)試法

所謂功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補(bǔ)、螺旋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動(dòng)編程方法，執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對(duì)于長(zhǎng)期閑置的編制成一個(gè)功能程序測(cè)試程序，送入數(shù)控系統(tǒng)中，然后啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)使之運(yùn)行，借以檢查機(jī)床數(shù)控機(jī)床第一次開(kāi)機(jī)時(shí)的檢查以及機(jī)床加工造成廢品但又無(wú)報(bào)警的情況下，一時(shí)難以確定是編程錯(cuò)誤或是操作錯(cuò)誤，還是機(jī)床故障的原因是一個(gè)較好的判斷方法。

3.4備件替換法

備件替換法是一種簡(jiǎn)單易行的方法，也是現(xiàn)場(chǎng)判斷時(shí)最常用的方法之一。所謂備件替換法就是在分析故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)。它實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析的正確性。但在備用板交換之前，應(yīng)仔細(xì)檢查備用板是否完好，并應(yīng)檢查備用板的狀態(tài)應(yīng)與原板狀態(tài)完全一致。

3.5 轉(zhuǎn)移法

所謂轉(zhuǎn)移法就是將數(shù)控系統(tǒng)中具有相同功能的兩塊印刷線路板、模板、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移。借此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個(gè)方法實(shí)際上就是備件替換法的一種。因此，有關(guān)注意事項(xiàng)同備件替換法所述。

3.6 參數(shù)檢查法

眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機(jī)床的性能。參數(shù)通常是存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的干擾等因素，會(huì)使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。此時(shí)，通過(guò)校對(duì)、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置重新工作時(shí)無(wú)緣無(wú)故地出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無(wú)報(bào)警時(shí)，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，由于其機(jī)械傳動(dòng)部件磨損，電氣元件性能變化等原因，也需對(duì)其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有些機(jī)床的故障往往就是由于未及時(shí)修改某些加工所需參數(shù)所致。

3.7 測(cè)量比較法

數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計(jì)了多個(gè)檢測(cè)端子。用戶也可利用這些端子比較測(cè)量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異?？梢詸z測(cè)這些測(cè)量端子的電壓和波形，分析故障的起因和故障的所在位置。甚至，有時(shí)還可對(duì)正常的印刷線路板人為地制造“故障”，如斷開(kāi)連線或短路、拔去組件等，以判斷真實(shí)故障的起因。

3.8 敲擊法

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無(wú)時(shí)，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于數(shù)控系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上有許多焊點(diǎn)，板間或模塊間又通過(guò)插接件及電線相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點(diǎn)處，故障肯定會(huì)重復(fù)再現(xiàn)。

4 對(duì)數(shù)控維修人員的要求

①會(huì)操作數(shù)控機(jī)床；②能讀懂技術(shù)資料；

③會(huì)使用相關(guān)儀器；④不斷回顧、總結(jié)，并善于借鑒他人經(jīng)驗(yàn)；

⑤做好故障診斷及維護(hù)記錄。

結(jié)論

本文從數(shù)控機(jī)床故障的產(chǎn)生、常用解決方法及對(duì)數(shù)控維修人員的要求，可以清楚地知道數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵照使用要求。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題后，要及時(shí)冷靜地進(jìn)行故障診斷，尋找合適的方法解決問(wèn)題。機(jī)床修理人員要注重實(shí)踐，在實(shí)踐中不斷提高自己的水平，要多問(wèn)、多閱讀、多觀察、多思考、多實(shí)踐、多討論交流、多總結(jié)。只有當(dāng)自身的水平提高了，數(shù)控機(jī)床的修理過(guò)程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多創(chuàng)效益。

【1】潘耀佳.數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)淺談[J].城市建設(shè)理論研究.2012(1).

【2】何榮譽(yù).以“說(shuō)課”形式談高職《數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)》課程教學(xué)[J].職業(yè)時(shí)空,2012(8).

【3】李周平.基于直線電機(jī)的數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012(3).

（編輯 文新梅）

Failure Maintenance Strategy based on the Analysis of CNC Machine Stability

FANGuoquan
(XinxiangPloytechnic College,Xinxiang 453000，China)

CNC machine stability's fault diagnosis is the key to the maintenance of the CNC machine tool.Generally,With the different types of faults,fault diagnosis methods adopted will be different.From the basics of troubleshooting CNC machine tools stability,analyze the lawof faults of CNC machine tools,the general steps and methods of fault diagnosis and analysis. Thus,CNC machine fault diagnosis and repairment analysis is a complextechnology.Tobe familiar with the various parts and function,tocombine theoryand practice and toimprove work efficiency.

CNCmachine stability;fault diagnosis;diagnostic methods

G712

B

1672-0601（2015）06-0114-03

范國(guó)權(quán)(1975-)，男，河南封丘人，副教授.主要研究方向：機(jī)械維修、液壓控制及職業(yè)教育教學(xué)改革研究。