浅谈数控机床的故障诊断与排除
摘要 数控机床是企业机械加工生产中的重要设备,一旦出现故障停机,其影响和损失往往很大。常见故障一般是电气类故障,本文将论述数控机床电气类故障的分析、诊断和排除方法。
关键词 数控机床;故障;诊断;排除
中图分类号TH18 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)21-0152-02
0 引言
随着我国加工制造业的发展,以微电子技术为基础,以大规模集成电路为标志的数控机床在我国得到了广泛的应用,并给制造业带来了较高的经济效益。数控机床的多样性、复杂化以及高智能化使得它对现场工程技术人员的要求较高,不但要求他们会操作加工,而且懂维护维修。受某些客观因素的制约,绝大多数的技术人员只会前者,而对后者则知之甚少,一旦出现故障,就束手无策,使企业的生产效率和经济效益受到严重影响。因此,重视数控机床的日常维护保养工作,掌握常见故障的分析、诊断和排除方法是非常重要的。
1 数控机床常见故障的分类
数控机床的电气故障可按故障的性质、故障的表象、产生故障的原因或后果分类。
1)以故障发生的部位分为主机故障和电气控制系统故障。前者通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、液压、气动等部分,表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件损坏等。后者通常又分为弱电故障和强电故障,弱电部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分,弱电故障又分为硬件故障与软件故障,硬件故障是指集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障;软件故障是指数据丢失,程序错误等方面的故障。强电部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、熔断器、电动机等电气元器件及其所组成的控制电路。
2)以故障出现的或然性分为系统性故障和随机性故障。前者是只要满足一定的条件就一定会产生的故障;而后者是不确定什么条件下偶尔发生的故障,这类故障的分析较为困难,通常是由电气工件特性漂移,机床机械结构的局部松动错位,电气装置内部温度过高有关。
3)以故障出现时有无指示和报警分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。数控系统通过自诊断程序可以实时监控整个系统的软、硬件性能,并能显示故障信息,根据故障信息便于找到故障发生的原因、部位和排除的方法。无诊断指示的故障需要技术人员根据自身的经验好水平对产生故障前的工作过程、故障现象和后果进行分析,并加以排除。
4)以故障出现时对工件或对机床有无破坏分为破坏性故障和非破坏性故障。前者损坏工件或者机床,检查时不允许重现故障现象,只能根据产生故障时的现象进行分析判断。后者则可以试着重现故障过程,依据过程分析找寻故障原因。
2 常见故障的分析与诊断方法
故障的分析与诊断过程也是故障排除的过程,找到了故障的出处,也就基本上排除了故障。
1)直观检查分析法。就是利用感官去检查,到现场询问故障产生的过程、故障现象,查看机床的各部分是否处于正常状态,电控装置有没有报警显示,保险丝有没有烧坏等。
2)初始化复位法。一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障,若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化。
3)信号与报警指示法。数控系统、驱动器和传感器等电子、电器装置上都设计了各种状态和故障指示灯,利用指示灯状态和相应的功能说明可以知道指示内容、故障原因与排除方法。
4)仪器仪表检查法。使用示波器、信号发生器和万用表等仪器仪表,对相关脉冲和直流信号,各组交、直流电源电压等进行测量,从中找寻故障原因。
5)参数修改调整法。为了适用于不同的机床或不同的工作场合,数控系统、进给驱动器和主轴变频器等都设置了许多参数。通过设置相应的参数可以让电气系统与机床相匹配,并且使机床达到最佳运行状态。机床调试好以后,任何参数的更改都是不允许的。伴随着机床的长期运行,其机械或电气性能的最佳状态会发生变化,这时需要通过调整相关的参数使机床重新回到最佳运行状态。
6)信号接口状态检测法。数控系统与内部PLC、各轴驱动装置、计算机以及其他外围器件之间,都通过一系列接口相互联接。接口信号连接错误、信号丢失都会产生故障,此类接口信号有的可以在接口板和输入/输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在屏幕上显示,通过查看相应的信号信息,可以找到故障原因。
7)交叉换位分析法。当把故障缩小到一定范围,进一步分析有一定困难时,可以将系统中相同或相兼容的两个部件互换检查,例如交换两个进给轴的指令板或伺服驱动器,从中判断故障部位。
8)备件更换分析法。当故障分析结果集中在某一个器件(如伺服驱动器、交流接触器)或某一块线路板上时,维修一个器件或者找到线路板上某一区域乃至某一元器件往往非常困难,为了不影响生产,先将备件换上,然后再去检查维修器件或者有故障的线路板。
3 常见故障的排除方法
当找到故障的原因和出处后,正确的排故方法能起到事半功倍的效果。
1)先外部后内部。发生故障后,采用望、听、嗅、问、摸等方法由外向内逐一进行检查(各类开关、连接件、传感器接触是否良好,温度、湿度和粉尘对元件及线路板的污染和侵蚀等)。
2)先机械后电气。机械故障易察觉,而数控系统故障诊断难度相对较大,有些电气故障也是由机械动作失灵而引起的。
3)先静后动。不要盲目动手,搞清故障发生的过程和状态、观察机床现状、查明有关资料、分析出故障原因后再动手。
4)先公用后专用。公用性的问题往往影响全局,若几个进给轴都不动,先检查电源、CNC、PLC及液压等公用部位,再对各部分逐一检查。
5)先简单后复杂。当多种故障互相交织,一时无从下手时,先解决容易的问题,可能会从中得到一些启发,复杂的问题也会变的较容易。
6)先一般后特殊。在排除某一故障时,要先考虑最常见的可能原因,然后再分析很少发生的特殊原因。
4 对数控维修技术人员的要求
1)高度的责任心与良好的职业道德。
2)掌握微电子技术、数模电技术、自动控制及检测技术方面的基础知识。
3)掌握有关数控、驱动及PLC的工作原理,懂得数控编程。
4)掌握常用仪器仪表和工具的使用方法,具有较强的动手操作能力。
5)能看懂机械和电气图纸,能够快速查找有关资料获取有用信息,善于记录和结论。
5 结论
数控机床是企业生产中的关键设备,机床的维护、保养和发生故障后的处理工作十分重要。故障诊断与排除的直接目的和结果就是使数控机床恢复正常运行状态,从而保证生产效率,对于维修技术人员来说,就应该不断地学习和掌握新的知识与技术,寻找新的诊断与排故方法,为推动数控机床维修技术的发展做出应有的贡献。
参考文献
[1]邓三鹏.数控机床故障诊断与维修.北京:国防工业出版社,2009,7.
[2]李金伴.数控机床故障诊断与维修速查手册.北京:化学工业出版社,2009,1.
[3]周兰,陈少艾.数控机床故障诊断与维修.北京:人民邮电出版社,2007,12.