摘要：本文闡述了勞動(dòng)密集型制造企業(yè)的數(shù)控機(jī)床維修現(xiàn)狀。以數(shù)控車床為例，構(gòu)建了常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床主要模塊如急停、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀架等的故障診斷流程圖。實(shí)踐表明，根據(jù)診斷流程可以快速的確定機(jī)床的故障原因，恢復(fù)機(jī)床功能，提高其故障診斷和排除的效率，保障企業(yè)的正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障診斷與維修;流程構(gòu)建

0 ?引言

數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、光等一體化的多元系統(tǒng)，是制造企業(yè)技術(shù)密集型和資金密集型的生產(chǎn)工具，特別是當(dāng)前智能制造和無(wú)人化工廠實(shí)施背景下，數(shù)控機(jī)床更加精密和復(fù)雜，其安全隱患與故障增多，在智能工廠或是無(wú)人化工廠中連鎖影響造成的直接和間接損失變得十分巨大。掌握數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障診斷與維修技術(shù)，迅速處理數(shù)控機(jī)床故障，及時(shí)恢復(fù)正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，對(duì)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)具有深遠(yuǎn)的意義。

1 ?當(dāng)前數(shù)控機(jī)床維修現(xiàn)狀

我國(guó)大多數(shù)制造企業(yè)還是勞動(dòng)密集型企業(yè)，盡管在智能制造和無(wú)人化工廠的推進(jìn)下，也增加了部分智能制造生產(chǎn)線及由數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人組合而成的智能制造單元，但總體還處于轉(zhuǎn)型階段，其維修方式多為事后維修方式。這一維修方式較為傳統(tǒng)，主要依靠維修技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)或者定性的方法來(lái)確定故障的原因，或是對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)等，但很多維修人員學(xué)歷低，對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和控制原理理解較淺，多為經(jīng)驗(yàn)型，維修技術(shù)相對(duì)較為薄弱，能處理常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床故障，如數(shù)控系統(tǒng)面板按鍵失效、接口接觸不良、系統(tǒng)電源不正常、反饋線的損壞、冷卻液的堵塞、壓力不足、泄露、刀位信號(hào)丟失、刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位、防護(hù)門導(dǎo)輪卡住、損壞、排屑系統(tǒng)切屑堵塞、腳踏板損壞、照明燈故障等問(wèn)題。若電氣故障牽涉到數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、伺服電機(jī)等需將故障件寄送給數(shù)控系統(tǒng)廠家，由數(shù)控系統(tǒng)廠家來(lái)進(jìn)行維修，機(jī)械故障牽涉到部件維修的話需得到數(shù)控機(jī)床廠家協(xié)助，以更換故障機(jī)械部分，并調(diào)整好機(jī)床機(jī)械精度。這樣往往會(huì)出現(xiàn)“維修不足”和“維修過(guò)?！爆F(xiàn)象，難以有效利用維修資源，保障數(shù)控機(jī)床或智能制造生產(chǎn)線的完好率、利用率和安全性等?；跀?shù)控機(jī)床狀態(tài)的預(yù)防性維護(hù)方式在離散型制造企業(yè)中目前應(yīng)用較少，一方面這一維修方式對(duì)數(shù)控機(jī)床本身智能化程度要求較高，另一方面對(duì)維修人員本身的要求也很高，需要維修人員掌握一系列的計(jì)算機(jī)輔助分析工具，并能準(zhǔn)確的從繁雜而眾多的數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確判別出可能出現(xiàn)故障的部位，及時(shí)進(jìn)行干預(yù)，若經(jīng)驗(yàn)不足或是判別錯(cuò)誤，往往容易造成維修資源的浪費(fèi)。

2 ?數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障診斷流程構(gòu)建

目前制造型企業(yè)中的維修人員普遍學(xué)歷較低，沒(méi)有對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、工作原理等進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，往往是徒弟跟師傅的形式，采用經(jīng)驗(yàn)性的方式方法來(lái)解決常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床故障，但目前企業(yè)維修人員流動(dòng)性較大，維修人員團(tuán)隊(duì)難以穩(wěn)定，不能良好的快速解決故障。本文對(duì)數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障診斷和維修的流程進(jìn)行構(gòu)建，維修人員根據(jù)該流程可以快速的確定機(jī)床的故障原因，有針對(duì)性的解決故障，恢復(fù)機(jī)床功能，保障企業(yè)的正常生產(chǎn)。

2.1 急停故障診斷流程構(gòu)建

在數(shù)控機(jī)床發(fā)生人身或機(jī)床安全等緊急情況或關(guān)機(jī)時(shí)，急停功能能夠緊急停止數(shù)控機(jī)床的所有動(dòng)作，減少電流對(duì)數(shù)控機(jī)床中電器元件的電沖擊損傷，能夠有效的保護(hù)數(shù)控機(jī)床和人員安全。以FANUC數(shù)控機(jī)床為例，當(dāng)操作人員按下急停按鈕或者數(shù)控機(jī)床因內(nèi)部監(jiān)控觸發(fā)機(jī)床急停時(shí)，MCC回路斷開(kāi)，使控制伺服放大器電源的接觸器線圈斷電，從而伺服放大器斷電，并且主軸放大器停止工作。數(shù)控系統(tǒng)的急停功能設(shè)計(jì)是PMC的一級(jí)程序，其信號(hào)包括X8.4和G8.4，X8.4是數(shù)控系統(tǒng)高速輸入信號(hào)，其不經(jīng)過(guò)PMC處理直接響應(yīng)，數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)不到G8.4信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生急停報(bào)警。

由FANUC 0i Mate D數(shù)控系統(tǒng)的急?？刂圃矸治鰳?gòu)建出急停故障診斷流程如圖1所示。

2.2 主軸功能常見(jiàn)故障診斷流程構(gòu)建

主軸是數(shù)控機(jī)床的重要組成模塊，其常見(jiàn)故障包括：主軸不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速異常、電機(jī)振動(dòng)、電機(jī)噪音太大、過(guò)載過(guò)熱等，其中最常見(jiàn)的是主軸不轉(zhuǎn)。數(shù)控機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)須具備主軸機(jī)械部分正常、主軸模塊電氣連接正確、主軸相關(guān)參數(shù)正確、主軸相關(guān)PMC程序正確、數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒、主軸無(wú)報(bào)警等條件。數(shù)控機(jī)床主軸常見(jiàn)故障診斷流程如圖2所示。

故障實(shí)例：某摩輪廠配套FANUC 0i TD的數(shù)控車床，主軸模塊為模擬主軸，其采用歐姆龍變頻器控制，主軸出現(xiàn)只能反轉(zhuǎn)，不能正轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象。

故障分析與處理：查看故障現(xiàn)象并結(jié)合主軸模塊工作原理，初步分析，有可能是機(jī)床主軸模塊相關(guān)電路和正轉(zhuǎn)輸入/出信號(hào)出現(xiàn)故障。進(jìn)入PMC地址畫(huà)面查看正轉(zhuǎn)PMC地址信號(hào)，發(fā)現(xiàn)正轉(zhuǎn)信號(hào)輸入和輸出正常，MDI方式調(diào)試時(shí)變頻器側(cè)有主軸轉(zhuǎn)速模擬電壓輸入。但變頻器指示燈“RUN”不亮，說(shuō)明模擬主軸電路中控制主軸正轉(zhuǎn)的電路有問(wèn)題，檢查發(fā)現(xiàn)變頻器正反轉(zhuǎn)控制正轉(zhuǎn)的繼電器線圈不吸合，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該繼電器損壞，更換后故障消失。

2.3 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障診斷流程構(gòu)建

進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床最為核心的組成模塊，通常采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行工作，在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度，爬行、抖動(dòng)、過(guò)載、參考點(diǎn)故障等均為其常見(jiàn)故障形式。FANUC數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷流程如圖3所示。

故障實(shí)例：某摩輪廠配套FANUC 0i Mate TD RFCP40臥式數(shù)控車床，加工過(guò)程中X軸有振動(dòng)現(xiàn)象，其加工的工件報(bào)廢。

故障分析與處理：在JOG方式下，用機(jī)床操作面板和手操盒分別控制X軸進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)X軸均有振動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)診斷流程和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理等分析，有可能是X軸伺服電機(jī)故障，通過(guò)備件互換法，確認(rèn)故障部件為伺服電動(dòng)機(jī)，更換后，機(jī)床恢復(fù)正常。

2.4 刀架常見(jiàn)故障診斷流程構(gòu)建

數(shù)控機(jī)床刀架類故障發(fā)生較多，通?？梢詤⒖紮C(jī)床和刀架相關(guān)資料，如刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖、電氣控制原理圖、相關(guān)PMC程序等，結(jié)合常用的儀器和工具，及時(shí)排除故障。結(jié)合數(shù)控機(jī)床刀架結(jié)構(gòu)、工作原理和常見(jiàn)故障現(xiàn)象，可以構(gòu)建出FANUC 0i Mate D數(shù)控機(jī)床四工位刀架故障診斷流程如圖4所示。

故障實(shí)例：某摩輪廠配套FANUC 0i Mate TD數(shù)控車床，換刀中找不到1號(hào)刀。

故障分析與處理：通過(guò)查看刀位PMC地址信號(hào)，發(fā)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中四個(gè)刀位地址信號(hào)均為高電平，說(shuō)明該刀架刀位信號(hào)異常，檢查發(fā)訊盤(pán)與線路后，發(fā)現(xiàn)其電源電壓正常，檢查四個(gè)刀位信號(hào)串接的電阻元件，發(fā)現(xiàn)1號(hào)刀連接的電阻阻值異常，更換電阻元件，刀架恢復(fù)正常功能。

3 ?結(jié)語(yǔ)

本文闡述了勞動(dòng)密集型制造企業(yè)的數(shù)控機(jī)床維修現(xiàn)狀，其維修方式多采用事后維修方式，以保障生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行。通過(guò)對(duì)常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床主要模塊如急停、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀架模塊等的故障診斷方法進(jìn)行分析，構(gòu)建了各模塊常見(jiàn)故障的診斷流程圖，并列舉了故障實(shí)例，以幫助制造企業(yè)相關(guān)維護(hù)與維修人員進(jìn)行數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障的診斷與排除。

參考文獻(xiàn)：

[1]北京FANUC有限公司.FANUC Series 0i-MODEL D/ FANUC Series 0i Mate-MODEL D維修說(shuō)明書(shū)[M].2008：515.

[2]北京FANUC有限公司.FANUC0iD/0i-Mate 簡(jiǎn)明聯(lián)機(jī)調(diào)試手冊(cè)[M].2009（5）：19.

[3]楊兆軍，陳傳海，陳菲，等.數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49（20）.

[4]李海清，朱永國(guó)，楊潔.基于威布爾分布最小二乘法估計(jì)的數(shù)控車床故障間隔時(shí)間研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2019，06.