數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)含量很高的機(jī)、電、儀一體化的高效復(fù)雜的自動(dòng)化機(jī)床，機(jī)床在運(yùn)行過程中，零部件不可避免地會(huì)發(fā)生不同程度、不同類型的故障，因此，熟悉機(jī)械故障的特征，掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷的常用方法和手段，對(duì)確定故障的原因和排除有著重大的作用。
1數(shù)控機(jī)床故障診斷原則與基本要求
所謂數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)發(fā)生故障(或稱失效)是指數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)喪失了規(guī)定的功能。故障可按表現(xiàn)形式、性質(zhì)、起因等分為多種類型。但不論哪種故障類型，在進(jìn)行診斷時(shí)，都可遵循一些原則和診斷技巧。
1.1排障原則。
主要包括以下幾個(gè)方面：1）充分調(diào)查故障現(xiàn)象，首先對(duì)操作者的調(diào)查，詳細(xì)詢問出現(xiàn)故障的全過程，有些什么現(xiàn)象產(chǎn)生，采取過什么措施等。然后要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做細(xì)致的勘測(cè)；2）查找故障的起因時(shí)，思路要開闊，無論是集成電器，還是和機(jī)械、液壓，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來。然后進(jìn)行綜合判斷和優(yōu)化選擇，確定最有可能產(chǎn)生故障的原因；3）先機(jī)械后電氣，先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)原則。在故障檢修之前，首先應(yīng)注意排除機(jī)械性的故障。再在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。而對(duì)通電后會(huì)發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險(xiǎn)后，方可通電。
1.2故障診斷要求。
除了豐富的專業(yè)知識(shí)外，進(jìn)行數(shù)控故障診斷作業(yè)的人員需要具有一定的動(dòng)手能力和實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，要求工作人員結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，善于分析思考，通過對(duì)故障機(jī)床的實(shí)際操作分析故障原因，做到以不變應(yīng)萬變，達(dá)到舉一反三的效果。完備的維修工具及診斷儀表必不可少，常用工具如螺絲刀、鉗子、扳手、電烙鐵等，常用檢測(cè)儀表如萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器等。除此以外，工作人員還需要準(zhǔn)備好必要的技術(shù)資料，如數(shù)控機(jī)床電器原理圖紙、結(jié)構(gòu)布局圖紙、數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)說明書、維修說明書、安裝、操作、使用說明書等。
2故障處理的思路
不同數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想千差萬異，但無論那種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成都是十分相似的。因此在機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，要求維修人員必須有清晰的故障處理的思路：調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)，確認(rèn)故障現(xiàn)象、故障性質(zhì)，應(yīng)充分掌握故障信息，做到“多動(dòng)腦，慎動(dòng)手”避免故障的擴(kuò)大化。根據(jù)所掌握故障信息明確故障的復(fù)雜程度，并列出故障部位的全部疑點(diǎn)。準(zhǔn)備必要的技術(shù)資料，比如機(jī)床說明書，電氣控制原理圖等，以此為基礎(chǔ)分析故障原因，制定排除故障的方案，要求思路開闊，不應(yīng)將故障局限于機(jī)床的某一部分。在確定故障排除方案后，利用示萬用表、示波器等測(cè)量工具，用試驗(yàn)的方法驗(yàn)證并檢測(cè)故障，逐級(jí)定位故障部位，確認(rèn)出故障屬于電氣故障還是機(jī)械故障，是系統(tǒng)性的還是隨機(jī)性的，是自身故障還是外部故障等等。故障的排除。通常找到故障原因后問題會(huì)馬上迎刃而解。
3故障處理方法
數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心所在，它的可靠運(yùn)行，直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的正常與否。下面總結(jié)提煉出一些判斷與排除數(shù)控機(jī)床故障的方法。
3.1充分利用數(shù)控系統(tǒng)硬件、軟件報(bào)警功能。
在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中均設(shè)置有眾多的硬件報(bào)警指示裝置，設(shè)置硬件報(bào)警指示裝置有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的可維護(hù)性。數(shù)控機(jī)床的CNC系統(tǒng)都具有自診斷功能。在數(shù)控系統(tǒng)工作期間，能夠適時(shí)使用自診斷程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行快速診斷。一旦檢測(cè)到故障，就會(huì)立即將故障以報(bào)警的方式顯示在CRT上或點(diǎn)亮面板上報(bào)警指示燈。而且這種自診斷功能還能夠?qū)⒐收戏诸悎?bào)警。
3.2數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)單故障報(bào)警處理的方法。
通常，數(shù)控機(jī)床具有較強(qiáng)的自警功能，能夠隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件的工作狀態(tài)，數(shù)控機(jī)床的大部分故障能夠出現(xiàn)報(bào)警提示，可以根據(jù)故障提示，確定機(jī)床的故障，及時(shí)處理、排除故障，提高機(jī)床完好率和使用效率。
3.3直接觀察法。
直接觀察法就是利用人的感覺器官注意發(fā)生故障時(shí)(或故障發(fā)生后)的各種外部現(xiàn)象并判斷故障的可能部位的方法。這是處理數(shù)控系統(tǒng)故障首要的切入點(diǎn)，往往也是最直接、最行之有效的方法，對(duì)于一般情況下“簡(jiǎn)單”故障通過這種直接觀察，就能解決問題。
3.4利用狀態(tài)顯示診斷功能判斷故障的方法。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)不但能夠?qū)⒐收显\斷信息顯示出來，而且還能夠以診斷地址和診斷數(shù)據(jù)的形式，提供診斷的各種狀態(tài)。
3.5發(fā)生故障及時(shí)核對(duì)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)判斷故障的方法。
數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)變化，會(huì)直接影響到數(shù)控機(jī)床的性能，使數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障，甚至整機(jī)不能正常工作。因此，在對(duì)故障的分析診斷過程中，盡管采取了一些措施，仍然不能解決問題、排除故障，或者對(duì)故障出處不夠明朗的話，應(yīng)該改變思路，從人們所說的“軟”故障著手。檢查核對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)，是否是因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)參數(shù)變化所導(dǎo)致的故障，往往是一絲異常，便是癥結(jié)所在。
4故障舉例
4.1數(shù)控機(jī)床排屑器故障分析及其改進(jìn)。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工作人拆下電機(jī)并對(duì)其進(jìn)行試運(yùn)行，結(jié)果顯示運(yùn)轉(zhuǎn)正常，因此可排除電機(jī)故障原因，同時(shí)可觀察到電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸上的鍵并未在鍵槽上，因此可初步診斷故障的直接原因?yàn)殡姍C(jī)軸與排屑螺旋桿脫離，進(jìn)一步分析，由于傳動(dòng)鍵受到負(fù)載瞬時(shí)不斷變化的力，若此時(shí)把傳動(dòng)鍵進(jìn)行分割，這時(shí)就可以把分割的每一部分看成一個(gè)橫梁，因此可對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)分析，其受力情況如下圖1：
經(jīng)過受力情況的分析，傳動(dòng)鍵具備了微動(dòng)磨損產(chǎn)生的條件因此傳動(dòng)鍵磨損屬于微動(dòng)磨損，而且搜尋發(fā)現(xiàn)鍵已脫落到螺旋桿管孔內(nèi)，可以得出鍵完好只有些微小磨損，因此可排除鍵壓潰以及鍵磨損原因，最后可斷定此次故障的直接原因?yàn)殒I脫落，造成螺旋排屑桿與電機(jī)軸脫離失去傳動(dòng)力。將鍵裝上并將電機(jī)重新裝配后，故障排除工作正常。
4.2數(shù)控機(jī)床的振動(dòng)爬行處理。
數(shù)控系統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象已成為數(shù)控全閉環(huán)系統(tǒng)的共同性問題。系統(tǒng)振蕩時(shí)會(huì)造成機(jī)床產(chǎn)生爬行與振動(dòng)故障，機(jī)床的振蕩故障通常發(fā)生在機(jī)械部分和進(jìn)給伺服系統(tǒng)。產(chǎn)生振蕩的原因有很多，陳了機(jī)械方面存在不可消除的傳動(dòng)間隙、彈性變形、摩擦阻力等諸多因素外，伺服系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)的影響也是重要的一方面。有時(shí)數(shù)控系統(tǒng)會(huì)因擴(kuò)械上某些振蕩原因產(chǎn)生反饋信號(hào)中含有高頻諧波，這使輸出轉(zhuǎn)矩里不桓定，從而產(chǎn)生振動(dòng)。對(duì)于這種高頻振蕩情況，可在速度環(huán)上加入一階低通濾波環(huán)節(jié)，即為轉(zhuǎn)矩濾波器。
速度指令與速度反饋信號(hào)經(jīng)速度控制器轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩信號(hào)，轉(zhuǎn)矩信號(hào)通過一階濾波環(huán)節(jié)將高頻成分截止，從而得到有效的轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)。通過調(diào)節(jié)參數(shù)可將機(jī)械產(chǎn)生的100Hz以上的頻率截止，從而達(dá)到消除高頻振蕩的效果。
5故障排除的確認(rèn)及善后工作
故障排除以后，維修工作還不能算完成，尚需從技術(shù)與管理兩方面分析故障產(chǎn)生的深層次原因，采取適當(dāng)措施避免故障再次發(fā)生。必要時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件使用成熟技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造與改進(jìn)。故障排除的確認(rèn)，故障處理完畢。整理好線路，把機(jī)床的所有動(dòng)作均試運(yùn)轉(zhuǎn)一遍，正常可交付使用，同時(shí)讓操作工繼續(xù)做好運(yùn)行觀察。一段時(shí)間后，詢問一下操作工機(jī)床的運(yùn)行狀況，并再次對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行全面檢查。最后做維修記錄，詳細(xì)記錄維修的整個(gè)過程，包括維修時(shí)間、更換件型號(hào)規(guī)格及故障原因分析等。從排除故障過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí)，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，最終充實(shí)自己。
