【《数控机床故障诊断及维修维护方法研究》4800字】

数控机床故障诊断及维修维护方法研究摘要在当前数字化生产理念飞速发展的社会背景下，数控机床的应用范围得到推广。数控机床的结构和性能朝着多样化和智能化的方向发展，为工业生产带来了便捷，同时也为工作人员带来了故障的解决困难，为了确保机床的正常使用，必须学会对常见的故障进行检测和排除，并掌握相应的处理方式。关键词：数控机床；故障诊断；排除方法目录TOC\o"1-2"\h\u11710引言 引言随着科技与工业的发展，金属制造业对精度的要求越来越高，而数控车床作为现代金属加工的主要工具，在工厂环境下能够长期稳定的高精度加工就变得尤为重要。工厂加工环境复杂多变等一系列的不利因素使得设备精度很难保持稳定，而其中一大部分精度问题可以通过伺服控制来改善。在中国经济快速发展的同时，数字控制技术的研究已经进入了快速发展阶段，以提高中国的综合竞争力，同时数控车床也面临着技术创新能力和市场竞争力等一系列挑战.作为一种不受工业生产控制的生产设备，数控车床从单个成机、钻井机和其他队列发展为多用途复合服务器。现在的多用途数控机床，三分之一以上在整个数控车床的伺服控制系统中，为了使得在实际生产过程中的加工精度得到稳定保障，需要对工厂中现有的数控车床设备进行控制方案的制定。本文也将基于数控车床的典型故障，特别是选择了在加工过程中出现的问题，制定相应的故障解决方案方案。第一章数控机床常见故障诊断的处理原则在对数控机床的常见问题进行判断的时候，应当注意保持事故的处理原则，端正处理态度。首先，要采用先静后动的方式对数控机床的问题进行科学地判断，这就要求工作人员面对数控机床所存在的故障使用科学客观的眼光对待，不能发现问题就上手维修，而是应当先对机床进行仔细地观察和判断，仔细地辨别机床当前的运行状态，敏锐地找出机床发生故障的具体位置，如果无法用肉眼及时辨别，工作人员应当及时询问出现故障时的操作工人，对事故的原因进行综合地分析和判断，或者根据故障的表现状况进行资料查阅和搜索，找出故障的发生原因。其次，在检查机床的故障之前应当将其断电处理，在完全断电的情况下，才能进行下一步的维修操作，对机床的问题和故障进行判断，通过观察、测试、分析、排除等方式，找出故障发生的原因。如果在通电的情况下进行检查和维修，则有可能会造成工作人员的人身安全问题，必须要在断电的状态下才能进行上述的操作。再次，在机床故障的检修工作当中，还需要遵守其它的工作步骤和原则，才能保证检修过程的顺利完成。常见的数控机床问题主要是由于机械、液压等故障引起的，工作人员应当按照由外向内的顺序进行排查，不能够对机床进行随意地拆封，否则将会使故障得到二次扩大。由于数控机床属于新型的机械设备，其在使用技术上自动化的程度较高，这就会导致在维修过程中需要耗费较多的技术资源。在对机床进行检修时，应当首先检查机械的本体是否存在问题，比如机械的开关和液压部位是否灵活，是否存在堵塞，之后再检查机床是否存在电气部分的故障，按照这种步骤进行观察会显著提高机床的检修效率第二章数控机床常见故障的诊断方法2.1直观检查法数控机床最常见的检测方式是直观检查法。这也是在机床故障分析当中最为常用的方法之一。工作人员利用肉眼对机床的可能故障区域进行筛查，并且通过询问机床使用现场相关情况判断数控机床可能发生故障的部位。同时，还可以通过听觉来判断敲击声是否正常，检查数控机床在运行过程当中是否有异常的响声或者产生电火花等现象，在进行生产操作当中有无烧焦的气味。在对外观进行基本检测之后，应当对数控机床的零件进行拆分检查，查看熔断器是否有烧焦的印记，对其电路板的线路进行勘察，检测电缆是否出现脱落以求缩小可能的故障范围。在所有的检测方式当中，直观检查法最为常用简洁，但是必须要求检测人员有相当丰富的机床使用经验。2.2利用机床进行自我诊断诊断机床故障的另一种方式是利用数控机床的自我诊断功能对机床的运行故障进行自我检测。这也是目前常用的方法之一，也体现了数控机床制造技术的改善。通常情况下，数控机床的自我诊断功能可以及时地监控机床运行的相关参数，如果发现数据异常，可以通过CRP显示器向工作人员进行提示。有些数控机床会利用发光管来表示可能存在故障的区域，通过硬件和软件的报警功能向工作人员提示可能存在的问题。数控机床的硬件报警系统设置了提示灯，并且每一盏提示灯对应着不同的监控范围，工作人员对照提示灯的指示会很容易判断数控机床发生问题的区域，而软件报警功能是系统内部自动运行的监控自我运行状态的指挥机构，一旦数控机床出现运行问题，软件报警功能就会显示在CRT屏幕上，从而点亮指示灯、切断电源，使数控机床暂停工作。2.3仪器、程序检测法数控机床的相关故障还可以用仪器来进行检测。常规的电工仪器通过对数控机床交直流电压的检查便可以测量其电路运行的电流量，寻找可能会发生故障的区域。而程序检测法是通过对数控机床系统的检测来完成故障区域的设定。工作人员事先编写好故障检测程序，输送至数控机床的检测系统，使得数控机床按照工作人员编写的程序进行自我检测。这种方法相比于数控机床的自我检测功能更具有自定义的效果，提高了检测的准确性和全面性，能够帮助工作人员更准确地判断出数控机床的故障区域和原因。第三章具体故障诊断维修维护实例3.1某数控立式车床“标头SKP”闪烁不停止故障故障现象：数控立式车床采用FANUC0T数控系统，当选择编辑EDIT/自动AUTO方式时，机床显示器出现“标头SKP”闪烁不停，无法正常运行，只有按下RESET键后才能切换到其他方式（如MDI方式），且其它方式无此故障现象。故障分析及解决方案：机床出现“标头SKP”闪烁，一般情况下，是由于正在通过RS232通讯接口进行加工程序的传输，当程序传输结束后，机床即可恢复正常。但此机床的加工程序已经传输完成，根本不处于程序传输状态，又检查数控系统、计算机和通讯有关的参数（如波特率、数据位、停止位等）均正常。排除常见故障原因外，再将机床调为MDI方式，检查是否能正常手动输入程序，发现当输入G代码（如G01）还未按下“input”按键时，G代码已经被输入到系统中，故障原因可能和“input”按键有关，随之拆下该按键发现里面有水珠，同时，并测量其电阻值约95Ω（按键处于常开状态），接近于“短路”状态，正常电阻值应趋向于无穷大，接近于“断路”状态，将按键清理干燥后重新安装测试，未出现“标头SKP”闪烁，故障排除。为了理清引发故障的根本原因，选择EDIT/AUTO方式，按一下“input”按键故障复现（这一现象操作和维护人员均很少注意），进一步验证了该故障是由于按键异常造成的。小结：该故障的特殊之处在于看似属于通讯故障，实则是硬件故障（按键内部进水短路），此类故障比较少见，且迷惑性很大，面对此类故障，先要清楚造成故障的过程和原理，再设法从和故障相关的其他方面着手，进而找到故障诊断突破口，如此例中，在MDI状态验证能否正常输入G代码，从而查出“input”按键故障。3.2某数控车床“方式选择”故障故障现象：该数控车床采用FANUC0iD数控系统，开机后方式选择旋钮开关失效，无论选择何种运行方式，数控系统显示的都是MDI方式，无法正常进行方式选择，且无任何报警。故障分析及解决方案：对于方式选择故障，一般情况下可考虑以下因素：（1）方式选择开关直接连接的电缆脱落，故障率占50%以上；（2）方式选择开关硬件本身损坏，依据故障记录可知，故障率约占40%；（3）其他方面间接引起的此类故障，故障率约占10%。按照以上分析，首先，拆下机床操作面板，检查方式选择开关连接电缆，均无脱落，也没有虚接。然后又更换新的方式选择开关，故障仍然复现。另外，机床没有任何报警提示，给维修人员带来较大的困难。为了彻底查明故障原因，结合FANUC系统PMC和方式选择地址信号控制原理，系统处于何种运行方式主要由地址信号G43来控制，具体控制和对应关系见表1。表1对应关系表根据“无论选择何种运行方式，系统始终显示MDI方式”这一故障现象，从表1可以看出，地址信号MD1（G43.0）、MD2（G43.1）、MD4（G43.2）、DNCI（G43.5）、ZRN（G43.7）一直都为0，那么有一种可能，以上地址信号没有24V电源供给，这种可能也同样可以造成此故障。现将方式选择开关分别打到不同方式，使用万用表依次测量开关的接线端子，电压均为0V。结合机床相关电气原理图，检查电气柜发现，有一给方式选择开关供电的24V电源线虚接，重新紧固后并进行方式选择测试，机床恢复正常，故障彻底排除。小结：该故障的特殊之处在于表面看似是方式选择开关或者地址信号控制方面的故障，其实是电源故障。解决该问题的关键是选择的PMC地址信号控制关系，数控机床有时会出现故障现象相同，但故障原因不同，这就需要维修人员加强日常学习，明白控制原理，不断提高自身的理论素养，从“原理”上着手解决故障，以不变应万变，往往会起到事半功倍的效果。3.3某立式加工中心自动执行程序故障故障现象：某加工中心采用三菱数控系统，在执行程序“T**M06；G91G01X100F200；M30”过程中，当执行完换刀指令后出现循环停止（循环停止按键红灯亮），未继续执行语句G91G01X100F200，当再次按下循环启动按键后又能往下继续运行程序。故障分析及解决方案：该机床采用无机械手自动换刀系统，斗笠式刀库，刀库的前进/后退以及机床主轴松/紧刀均采用气压驱动。每次只在执行带有换刀指令的程序时才出现上述故障，于是，需要先捋清整体换刀流程（见图1）及相关信号检测值是否正确，检查后未发现异常。又根据故障现象“再次按下循环启动按键后又能往下继续运行程序”，说明有一种可能是换刀过程中某个步骤异常，在换刀完成后又恢复了正常，但间接影响了下面G代码的执行（可能是影响了顺利执行G代码的某一前提条件）。依据这一思路，仔细观察后发现，当换刀进行到“主轴吹气”这一步骤时（持续2秒），相应的气管有漏气现象，当主轴夹紧刀具后此气路控制阀已自动关闭恢复正常，且换刀流程正确，故障迷惑性较大。但是，气管漏气（整个机床气动系统的一支路）过程中可能造成了气动系统压力瞬间低于压力传感器的设定值（很快又得到了恢复），在压力传感器检测异常的瞬间导致了循环停止，当再次按下循环启动时，因为压力值已经恢复正常，所以又能往下执行程序。更换新的气管并测试，故障彻底排除，验证了上述分析过程的正确性。图1换刀流程该故障的特殊之处在于故障现象是程序执行问题，实质上是换刀过程中“遗留”的故障间接影响了G代码的执行，只有熟悉整个换刀步骤以及每一步信号检测过程，才能准确进行故障定位。总结综上所述工作人员应当采用多种方式对数控机床常见的故障进行诊断和排除按照一定的工作原则进行机床故障的观察和检修以便及时找出问题提高机器的使用效率。排除数控机床特殊故障的一般思路如下，首先，认真观察故障现象，不放过任何细节（包括询问机床操作人员），可能某个细节就是解决问题的关键。其次，使用常规故障诊断方法依次排除常见的故障原因，逐步把诊断范围缩小。最后，既要深刻理解电气控制“原理”，又要发散思维方式，参考“经验”但不能只靠“经验”，分析可能引发故障的间接可能和不常见的某些原因，逐步揭开故障的“神秘面纱”，消除各种故障的隐蔽性，从而顺利排除故障

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