數(shù)控機床是一種技術(shù)含量很高的機、電、儀一體化的高效的自動化機床，綜合了計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、伺服驅(qū)動、精密測量和精密機械等各個領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門新興的工業(yè)控制技術(shù)。不同的數(shù)控系統(tǒng)雖然在結(jié)構(gòu)和性能上有所區(qū)別，但在故障診斷上有它的共性，現(xiàn)結(jié)合工作實際談一下數(shù)控系統(tǒng)故障分析和維修的一般方法。
一、數(shù)控機床常見故障分類
1、確定性故障
確定性故障是指控制系統(tǒng)主機中的硬件損壞或只要滿足一定的條件, 數(shù)控機床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象在數(shù)控機床上最為常見, 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, 如不對其進行維修處理, 機床不會自動恢復(fù)正常.但只要找出發(fā)生故障的根本原因, 維修完成后機床立即可以恢復(fù)正常。正確的使用與精心維護是杜絕或避免故障發(fā)生的重要措施。
2、隨機性故障
隨機性故障是指數(shù)控機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)計不完善、工作環(huán)境的影響等諸多因素有關(guān).隨機性故障有可恢復(fù)性,故障發(fā)生后, 通過重新開機等措施, 機床通常可恢復(fù)正常, 但在運行過程中, 又可能發(fā)生同樣的故障。
加強數(shù)控系統(tǒng)的維護檢查, 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。
二、數(shù)控機床常見的故障
1、主軸部件故障
由于使用調(diào)速電機，數(shù)控機床主軸箱結(jié)構(gòu)比較簡單，容易出現(xiàn)故障的部位是主軸內(nèi)部的刀具自動夾緊機構(gòu)、自動調(diào)速裝置等。為保證在工作中或停電時刀夾不會白行松脫，刀具自動夾緊機構(gòu)采用彈簧夾緊，并配行程開關(guān)發(fā)出夾緊或放松信號。若刀具夾緊后不能松開，則考慮調(diào)整松刀液壓缸壓力和行程開關(guān)裝置或調(diào)整碟形彈簧上的螺母，減小彈簧壓合量。此外，主軸發(fā)熱和主軸箱噪聲問題，也不容忽視，此時主要考慮清洗主軸箱，調(diào)整潤滑油量，保證主軸箱清潔度和更換主軸軸承，修理或更換主軸箱齒輪等。
2、進給傳動鏈故障
在數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠副、靜壓絲杠螺母副、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。所以進給傳動鏈有故障，主要反映是運動質(zhì)量下降。如：機械部件未運動到規(guī)定位置、運行中斷、定位精度下降、反向間隙增大、爬行、軸承噪聲變大(撞車后)等。對于此類故障可以通過以下措施預(yù)防：
（1）提高傳動精度
調(diào)節(jié)各運動副預(yù)緊力，調(diào)整松動環(huán)節(jié)，消除傳動間隙，縮短傳動鏈和在傳動鏈中設(shè)置減速齒輪，也可提高傳動精度。
（2）高傳動剛度
調(diào)節(jié)絲杠螺母副、支承部件的預(yù)緊力及合理選擇絲杠本身尺寸，是提高傳動剛度的有效措施。剛度不足還會導(dǎo)致工作臺或拖板產(chǎn)生爬行和振動以及造成反向死區(qū)，影響傳動準確性。
（3）提高運動精度
在滿足部件強度和剛度的前提下，盡可能減小運動部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減小運動部件的慣性，提高運動精度。
（4）導(dǎo)軌
滾動導(dǎo)軌對贓物比較敏感，必須要有良好的防護裝置，而且滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊力選擇要恰當，過大會使牽引力顯著增加。靜壓導(dǎo)軌應(yīng)有一套過濾效果良好的供油系統(tǒng)。
3、自動換刀裝置故障
自動換刀裝置故障主要表現(xiàn)在：刀庫運動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩(wěn)定、機械手運動誤差較大等。故障嚴重時會造成換刀動作卡住，機床被迫停止工作。
（1）刀庫運動故障
若連接電機軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器松動或機械聯(lián)接過緊等機械原因，會造成刀庫不能轉(zhuǎn)動，此時必須緊固聯(lián)軸器上的螺釘。若刀庫轉(zhuǎn)動不到位，則屬于電機轉(zhuǎn)動故障或傳動誤差造成。若現(xiàn)刀套不能夾緊刀具，則需調(diào)整刀套上的調(diào)節(jié)螺釘，壓緊彈簧，頂緊卡緊銷。當出現(xiàn)刀套上／下不到位時，應(yīng)檢查撥又位置或限位開關(guān)的安裝與調(diào)整情況。
（2）換刀機械手故障
若刀具夾不緊、掉刀，則調(diào)整卡緊爪彈簧，使其壓力增大，或更換機械手卡緊銷。若刀具夾緊后松不開，應(yīng)調(diào)整松鎖彈簧后的螺母，使最大載荷不超過額定值。若刀具交換時掉刀，則屬于換刀時主軸箱沒有回到換刀點或換刀點漂移造成，應(yīng)重新操作主軸箱，使其回到換刀位置，重新設(shè)定換刀點。
4、各軸運動位置行程開關(guān)壓合故障
在數(shù)控機床上，為 保證自動化丁作的可靠性，采用了大量檢測運動位置的行程開關(guān)。機床經(jīng)過長期運行，運動部件的運動特性發(fā)生變化，行程開關(guān)壓合裝置的可靠性及行程開關(guān)本身品質(zhì)特性的改變，對整機性能產(chǎn)生較大影響。一般要適時檢查和更換行程開關(guān)，可消除因此類開關(guān)不良對機床的影響。
5、配套輔助裝置故障
液壓系統(tǒng)。液壓泵應(yīng)采用變量泵，以減少液壓系統(tǒng)的發(fā)熱。油箱內(nèi)安裝的過濾器，應(yīng)定期用汽油或超聲波振動清洗。常見故障主要是泵體磨損、裂紋和機械損傷，此時一般必須大修或更換零件。
氣壓系統(tǒng)。用于刀具或工件夾緊、安全防護門開關(guān)以及主軸錐孔吹屑的氣壓系統(tǒng)中，分水濾氣器應(yīng)定時放水，定期清洗，以保證氣動元件中運動零件的靈敏性。閥心動作失靈、空氣泄漏、氣動元件損傷及動作失靈等故障均由潤滑不良造成，故油霧器應(yīng)定期清洗。此外，還應(yīng)經(jīng)常檢查氣動系統(tǒng)的密封性。
潤滑系統(tǒng)。包括對機床導(dǎo)軌、傳動齒輪、滾珠絲杠、主軸箱等的潤滑。潤滑泵內(nèi)的過濾器需定期清洗、更換，一般每年應(yīng)更換一次。
冷卻系統(tǒng)。它對刀具和工件起冷卻和沖屑作用。冷卻液噴嘴應(yīng)定期清洗。
排屑裝置。排屑裝置是具有獨立功能的附件，主要保證自動切削加工順利進行和減少數(shù)控機床的發(fā)熱。因此排屑裝置應(yīng)能及時自動排屑，其安裝位置一般應(yīng)盡可能靠近刀具切削區(qū)域。
三、數(shù)控機床的常見故障排除方法
由于數(shù)控機床故障比較復(fù)雜, 同時數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對系統(tǒng)的所有部件進行測試, 往往是一個報警號指示出眾多的故障原因, 使人難以入手。下面介紹維修人員任生產(chǎn)實踐中常用的排除故障方法。
直觀檢查法
直觀檢查法是維修人員根據(jù)對故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀察, 確定故障范圍, 可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊電路板上, 然后再進行排除。
初始化復(fù)位法
一般情況下, 由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警,可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障。若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、撥插線路板或電池欠壓造成混亂, 則必須對系統(tǒng)進行初始化清除, 清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄, 若初始化后故障仍無法排除,則進行硬件診斷。
自診斷法
數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強的自診斷功能, 并能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)。利用自診斷功能, 能顯示出系統(tǒng)與主機之間的接口信息的狀態(tài), 從而判斷出故障發(fā)生在機械部分還是數(shù)控部分, 并顯示出故障的大體部位( 故障代碼) 。
功能程序測試法
功能程序測試法是將數(shù)控系統(tǒng)的功能用編程法編成一個功能試驗程序, 并存儲在相應(yīng)的介質(zhì)上, 如紙帶和磁帶等。在故障診斷時運行這個程序, 可快速判定故障發(fā)生的可能起因。功能程序測試法常應(yīng)用于以下場合: 機床加工造成廢品而一時無法確定是編程操作不當、還是數(shù)控系統(tǒng)故障引起; 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)定性個好; 閑置時間較長的數(shù)控機床在投入使用前或?qū)?shù)控機床進行定期檢修時。
備件替換法
用好的備件替換診斷出壞的線路板, 即在分析出故障大致起因的情況下, 維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分, 從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。并做相應(yīng)的初始化起動, 使機床迅速投入正常運轉(zhuǎn)。
對于現(xiàn)代數(shù)控的維修, 越來越多的情況采用這種方法進行診斷,然后用備件替換損壞模塊, 使系統(tǒng)正常工作。盡最大可能縮短故障停機時間, 使用這種方法在操作時注意一定要在停電狀態(tài)下進行, 還要仔細檢查線路板的版本、型號、各種標記、跨接是否相同, 若不一致則不能更換。拆線時應(yīng)做好標志和記錄。
一般不要輕易更換CPU 板、存儲器板及電地, 否則有可能造成程序和機床參數(shù)的丟失, 使故障擴大。
參數(shù)檢查法
系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù), 參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。發(fā)生故障時應(yīng)及時核對系統(tǒng)參數(shù),參數(shù)一般存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保持的MOSRAM中, 一旦電池電量不足或由于外界的干擾等因素, 使個別參數(shù)丟失或變化, 發(fā)生混亂, 使機床無法正常工作。此時, 可通過核對、修正參數(shù), 將故障排除。
原理分析法
根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理, 可從邏輯上分析各點的邏輯電平和特性參數(shù), 如電壓值和波形, 使用儀器儀表進行測量、分析、比較, 從而確定故障部位。
除以上常用的故障檢測方法之外, 還可以采用拔插板法、電壓拉偏法、開環(huán)檢測法等。總之, 根據(jù)不同的故障現(xiàn)象, 可以同時選用幾個方法靈活應(yīng)用、綜合分析, 才能逐步縮小故障范圍, 較快地排除故障。
機床故障的產(chǎn)生原因是多方面的。對于較為復(fù)雜的故障，需要將幾種方法綜合運用，才能正確判斷出故障產(chǎn)生的原因，診斷故障發(fā)生的具體部位，從而及時解決故障，減小數(shù)控機床給生產(chǎn)帶來的損失，有效提高機床的使用效率。
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