數控機床故障診斷及維修方法

時間：2025-12-26 22:38:52 數控畢業論文

數控機床故障診斷及維修方法

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數控機床故障診斷及維修方法

　　數控機床故障診斷及維修方法【1】

　　摘要：數控機床是一種典型的機電一體化設備，綜合計算機技術、機床設計及制造技術、精密測量技術、自動控制技術于一體，故其障發生的原因非常復雜。

　　為縮短維修時間，降低企業損失，要求維修人員能夠迅速、準確的判斷出故障原因、并進行及時、有效的處理，迅速恢復機床的正常功能。

　　關鍵詞：數控機床;故障診斷;故障維修

　　動化的機床;是信息技術與機械制造技術相結合的產物，代表了現代基礎機械的技術水平與發展趨勢;是制造業實現生產現代化的重要手段，它的廣泛普及對于產品質量、生產效率，乃至對社會生產力的提高都起著巨大的推動作用[1]。

　　一旦數控機床發生故障、停機必將給企業和社會帶來巨大的損失。

　　為了將損失降到最低，要求數控機床維修人員在故障發生后要沉著冷靜，對故障現場進行全面分析，判斷故障發生部位，采取相應方法及時排除故障。

　　現將故障診斷及維修的通用流程總結如下。

　　1 數控機床故障診斷、維修應遵循的原則

　　1.1 先方案后操作

　　故障發生后，維修人員應先向機床操作者了解故障發生的整個過程，查閱機床的技術說明和相關技術圖樣，考慮好故障的解決方案后再動手維修。

　　1.2 先檢查后通電

　　確定好解決方案后，不要忙于通電，要先對機床進行觀察、測試和分析，以確定故障的性質是惡性的破壞性故障還是非惡性破壞性故障。

　　如果確認是惡性的破壞性故障，必須先將危險排除;如果是確認是非惡性破壞性故障，方可給機床通電，然后對運轉的機床做進一步的動態觀察、檢驗和測試，以查找故障的發生部位。

　　1.3 先軟件后硬件

　　數控系統的軟件工作不正常同樣可以導致數控機床發生故障。

　　比如，軟件參數丟失，軟件的使用方式、操作方法不正確等。

　　因此，機床通電后，應先確認軟件是否正常工作，以免產生更大的故障。

　　1.4 先外部后內部

　　數控機床發生故障后，維修人員應先檢查機械部件是否發生故障，如行程開關，按鈕開關工作是否正常。

　　確認機械部件沒有問題后，再檢查液壓器件是否發生異常，如液壓元器件的連接是否松動。

　　最后，檢查電氣接觸部件是否松動，如印制電路板插頭座、電控柜的插座等，往往這些部位由于機械振動、油污、粉塵、溫濕度的變化造成信號接觸不良，導致信號傳遞失真，造成數控機床發生故障[2]。

　　1.5 先機械后電氣

　　數控機床是由機、液、電組成、高度自動化、復雜的先進機械加工設備。

　　對數控機床的診斷應該按一定的順序進行，根據經驗表明，大部分故障均是由機械系統動作失靈造成的，如行程開關不能正常工作，此外，機械故障容易察覺，電氣故障較難診斷。

　　因此，在維修時應先逐一檢查機械性的故障，往往能夠達到事半功倍的功效。

　　1.6 先公用后專用

　　公用性的故障影響面大，是主要矛盾，專用性故障只影響局部，是次要矛盾。

　　例如：數控機床的所有坐標軸都不能做進給運動、電網或主電源發生故障，這些都是公用性的問題，只有公共故障得以排除，專用性的故障才可能得到解決。

　　1.7 先簡單后復雜

　　數控機床可能同時發生多種故障，故障的復雜程度不盡相同，小故障比較容易維修，難度大的故障維修起來比較困難，維修人員應先維修小的容易解決的故障，在維修的過程中可能受到啟發，對復雜故障有了清晰認識，或者復雜的故障變成了小故障，利于復雜故障的解決。

　　1.8 先一般后特殊

　　導致數控機床發生某一故障的原因可能多種多樣，在維修時要優先考慮導致故障的常見可能因素，最后在分析特殊不常見的因素。

　　2 故障診斷維修的一般流程

　　2.1 充分調查故障現場

　　如同醫生看病一樣，數控機床的故障診斷首先也要問診。

　　向數控機床操作者充分了解以下幾個內容：

　　1)機床在什么情況下出現的故障。

　　2)故障產生時有什么外觀現象。

　　3)故障產生后操作者采取了哪些措施。

　　2.2 建立故障樹

　　首先分析數控機床的故障，再將導致故障產生的諸多因素，如主機、人為、CNC、環境、元器件因素等，用適當的符號表示，用邏輯符號將它們與故障連接起來。

　　然后，逐級展開故障發生的原因，把故障產生的原因分析出來，構成一顆故障樹。

　　當機床故障產生后，通過主干、支干逐級分析法來尋找故障產生的原因。

　　2.3 排列可能引起故障的諸多因素

　　故障樹建立起來后，為找出產生故障的原因提供了一個可尋范圍，在這個前提下就可排列出產生故障的諸多因素。

　　數控機床產生同一故障現象的原因可能是多種多樣的：有CNC系統的原因、有機械的原因、機床電氣系統的原因等。

　　因此，在分析故障時要把有關的因素都羅列出來，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。

　　2.4 確定故障產生的原因

　　利用機床的技術檔案，現場經驗和判斷能力，機、電、液綜合知識以及必要的測試手段和儀器、儀表，確定最有可能的因素，然后通過實驗，逐一排查，最終找出產生故障的真正原因。

　　3 故障診斷維修的常用方法

　　3.1 直觀法

　　直觀法是指維修人員依靠人得感覺器官，按照故障現場產生的光、聲、味等異常現象，仔細檢查系統的所有部位，看看能否找到損傷和燒毀痕跡，將故障縮小到最小范圍。

　　3.2 自診斷功能法

　　數控機床一般都具有自診斷系統，它是故障診斷最常用、最有效的方法之一[3]。

　　數控機床發生故障后，機床顯示器上會顯示報警信息、數控系統與各模塊之間的接口狀態，根據這些信息有利于找出故障的大致位置。

　　3.3 參數檢查法

　　在數控系統中有許多參數地址，其中存入的參數值是機床出廠時通過調整確定的，它們直接影響著數控機床的性能。

　　通常這些參數不允許修改。

　　如果參數設置不正確或因干擾使得參數丟失，機床就不能正常運行。

　　因此參數檢查是一項重要的診斷。

　　3.4 PLC檢查法

　　1)利用PLC的狀態信息診斷故障。

　　2)利用PLC梯形圖跟蹤法診斷故障。

　　3.5 功能程序測試法

　　數控機床的一些思索【2】

　　摘要：數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。

　　在技能要求日益提高的今天，對數控機床的熟悉與了解已成為該行業專業技術人員必不可少的一環。

　　數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。

　　在技能要求日益提高的今天，對數控機床的熟悉與了解已成為該行業專業技術人員必不可少的一環。

　　筆者結合自身的經驗談談數控機床的優、缺點，及其種類以及數控技術的發展及其未來的發展趨勢，供大家參考：

　　一、數控機床的優點與缺點

　　(一)、數控機床的優點

　　對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。

　　在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數控機床也能實現自動加工。

　　加工精度高，加工質量穩定。

　　目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。

　　此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。

　　生產效率高。

　　由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。

　　與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。

　　良好的經濟效益。

　　使用數控機床進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用;同時還能節省工裝設計、制造費用;數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。

　　此外，數控機床還可實現一機多用，所以數控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

　　自動化程度高。

　　數控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的

　　人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。

　　(二)數控機床的缺點

　　數控機床的主要缺點價格較高，設備首次投資大;對操作、維修人員的技術要求較高;加工復雜形狀的零件時。

　　手工編程的工作量大。

　　二、數控機床的種類

　　數控機床的種類很多，主要分類按工藝用途分類。

　　按工藝用途，數控機床可分類如下。

　　普通數控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數控錨床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。

　　加工中心機床：數控加工中心是在普通數控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。

　　按運動方式分類。

　　按運動方式，數控機床可分類點位控制數控機床。

　　數控系統只控制刀具從要有數控鉆床、數控坐標錘床、數控沖剪床等。

　　直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。

　　這類機床主要有簡易數控車床、數控銷、銑床等。

　　輪廓控制數控機床：數控系統能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。

　　這類機床主要有數控車床、數控銑床等。

　　按伺服系統的控制方式分類。

　　按伺服系統的控制方式，數控機床可分類如下。

　　開環控制系統的數控機床。

　　閉環控制系統的數控機床。

　　半閉環控制系統的數控機床。

　　按數控系統的功能水平分類。

　　技功能水平分類，數控系統可分類如下。

　　經濟性數控機床。

　　經濟性數控機床大多指采用開環控制系統的數控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。

　　中檔數控機床。

　　這類數控機床功能較全，價格適中，應用較廣。

　　高檔數控機床。

　　這類數控機床功能齊全，價格較貴。

　　三、數控機床控制技術的發展

　　機械設備最早的控制裝置是手動控制器。

　　目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。

　　到了20世紀奶年代至50年代，出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，系統的控制精度和快速性都有了提高。

　　20世紀60年代出現了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統。

　　在20世紀的60年代出現丁一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。

　　隨著大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。

　　這種器

　　件完全能夠適應惡劣的工業環境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業控制。

　　隨著計算機技術的迅速發展，數控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機群控系統和天性制造系統。

　　計算機集成制造系統及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現產品從設計到制造的全部自動化。

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