由于數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以故障率也較普通機(jī)床設(shè)備高，維修難度也較大，同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床維修人員的素質(zhì)要求也越來(lái)越高，要求機(jī)床出現(xiàn)故障后，能盡快排除。數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)不僅能夠保障數(shù)控設(shè)備正常運(yùn)行，而且對(duì)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也有一定的推動(dòng)作用，因此，研究和診斷數(shù)控機(jī)床故障，以及常規(guī)處理是具有非常意義的。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；數(shù)控技術(shù)；故障診斷；維修技術(shù)；常規(guī)處理；
一、前言
為了使數(shù)控機(jī)床應(yīng)有的功效發(fā)揮出來(lái)，數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行占主導(dǎo)地位，在數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，及時(shí)去排除故障就顯得特別重要。但是相對(duì)于接觸機(jī)床不多的維修人員來(lái)說(shuō)，機(jī)床出現(xiàn)故障，往往不知從何下手，而延誤維修時(shí)間。這時(shí)如果我們借助數(shù)控系統(tǒng)本身具備的自診斷功能的話，對(duì)我們的維修會(huì)產(chǎn)生很大幫助。同時(shí)，作為維修人員當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，我們需要向操作者了解故障發(fā)生的具體癥狀，產(chǎn)生的道程序及時(shí)間，操作方法正確與否，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以免隱患過(guò)大，造成不必要的損失。還有就是要檢查按鈕、熔斷器，接線端子等元件，在接線時(shí)螺釘、航空插頭和插座、電路板上的插頭是否擰緊，每個(gè)撥把開(kāi)關(guān)，操作方式是否正確等。還要根據(jù)機(jī)械故障較易察覺(jué)的特點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生機(jī)床過(guò)載或者過(guò)熱報(bào)警時(shí)，應(yīng)首先檢查滑板的鑲條是否裝過(guò)緊，滑板和床身導(dǎo)軌之間摩擦力是否增大，從而使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)難度大，還有滾珠絲杠和托架之間是否同心，如絲杠中滾珠磨損造成絲杠過(guò)緊，也可使電機(jī)過(guò)載、過(guò)熱，從而導(dǎo)致電氣故障。因此我們?cè)跀?shù)控機(jī)床的正常維修當(dāng)中，認(rèn)真做好上面幾項(xiàng)工作，共同配合，就可以少走彎路，較快排除故障，減少數(shù)控機(jī)床的停機(jī)時(shí)間，增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的使用率，使生產(chǎn)實(shí)踐得以順利進(jìn)行，完成學(xué)生實(shí)習(xí)的進(jìn)度。
二、常見(jiàn)故障的分類
數(shù)控機(jī)床由于自身原因不能正常工作，就是產(chǎn)生了故障。產(chǎn)生的原因也比較復(fù)雜，但很大一部分故障是由于操作人員(學(xué)校實(shí)訓(xùn)的主要對(duì)象：學(xué)生)操作機(jī)床不當(dāng)引起的。
機(jī)床故障可分為以下幾種類型。
(一)系統(tǒng)故障和隨機(jī)故障
按故障的出現(xiàn)的必然性和偶然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障。系統(tǒng)性故障是指機(jī)床和系統(tǒng)在某一特定條件下必定會(huì)出現(xiàn)的故障，隨機(jī)性故障是指偶然出現(xiàn)的故障。因此，隨機(jī)性故障的分析和排除比系統(tǒng)性故障困難的多。通常隨機(jī)性故障往往會(huì)因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)局部松動(dòng)、錯(cuò)位、控制系統(tǒng)中元器件出現(xiàn)工作特性飄移，電器元件工作可靠性下降等原因造成，需經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)和綜合判斷才能排除。
(二)診斷顯示故障和無(wú)診斷顯示故障
按故障出現(xiàn)時(shí)有無(wú)自診斷顯示，可以分為有診斷顯示故障和無(wú)診斷顯示故障兩種。如今的數(shù)控系統(tǒng)有比較豐富的自診斷功能，出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)停機(jī)、報(bào)警而且會(huì)自動(dòng)顯示相應(yīng)報(bào)警的參數(shù)號(hào)，這樣可以讓維護(hù)人員很快找到故障原因。而無(wú)診斷顯示故障，一般是機(jī)床停在某一位置不能動(dòng)，手動(dòng)操作也沒(méi)法，維護(hù)人員只能根據(jù)出現(xiàn)故障前后現(xiàn)象來(lái)分析判斷，排除故障難度就比較大。
(三)破壞性故障和非破壞性故障
以故障有無(wú)破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對(duì)于破壞性故障就像伺服失控造成撞車，短路燒斷熔絲等，維護(hù)難度較大，有一定危險(xiǎn)，修后這些現(xiàn)象是不能重復(fù)出現(xiàn)的。而非破壞性故障可經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)至排除，就不會(huì)對(duì)機(jī)床造成危害。
(四)機(jī)床運(yùn)動(dòng)特性質(zhì)量故障
此類故障發(fā)生后，機(jī)床會(huì)照常運(yùn)行，不會(huì)有報(bào)警顯示，但加工出的工件不合格。對(duì)于這些故障，必須在檢測(cè)儀器配合下，對(duì)機(jī)械、控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等采取一些綜合措施。
(五)硬件故障和軟件故障
按發(fā)生故障的部位分為硬件故障和軟件故障。硬件故障只要通過(guò)更換某些元器件就可以排除，但是軟件故障是編程錯(cuò)誤導(dǎo)致的，因此需要修改程序內(nèi)容或修訂機(jī)床參數(shù)來(lái)排除。
(六)數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的操作故障
1、防護(hù)門未關(guān)，機(jī)床不能運(yùn)轉(zhuǎn)。2、機(jī)床未回參考點(diǎn)。3、主軸轉(zhuǎn)速S超過(guò)zui高轉(zhuǎn)速限定值。4、程序內(nèi)沒(méi)有設(shè)置F或S值。5、進(jìn)給修調(diào)F%或主軸修調(diào)S%開(kāi)關(guān)設(shè)為空擋。6、回參考點(diǎn)時(shí)離零點(diǎn)太近或參考點(diǎn)速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超過(guò)限定值。8、刀具補(bǔ)償測(cè)量設(shè)定錯(cuò)誤。9、刀具換刀位置不正確。10、G40撤銷不當(dāng)，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代碼。12、刀具半徑補(bǔ)償方向錯(cuò)誤。13、切入、切出方式不當(dāng)。14、切削用量太大。15、刀具鈍化。16、工件材質(zhì)不均勻，引起振動(dòng)。17、機(jī)床被鎖定(工作臺(tái)不動(dòng))。18、工件未夾緊。19、對(duì)刀位置不正確，工件坐標(biāo)系設(shè)置錯(cuò)誤。20、使用了不合理的G功能指令。21、機(jī)床處于報(bào)警狀態(tài)。22、斷電后或報(bào)過(guò)警的機(jī)床，沒(méi)有重新回參考點(diǎn)或復(fù)位。
三、故障常規(guī)處理方法
加工中心出現(xiàn)故障，除少量自診斷功能可以顯示故障外(如存儲(chǔ)器報(bào)警，動(dòng)力電源電壓過(guò)高報(bào)警等)，大部分故障是由綜合因素引起，往往不能確定其具體原因。
數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，不能盲目處理，首先要檢查故障記錄，向操作人員了解故障出現(xiàn)的全過(guò)程。在確認(rèn)通電對(duì)機(jī)床和系統(tǒng)無(wú)危險(xiǎn)的情況下再進(jìn)行觀察，特別要確定以下故障信息：
1、故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警號(hào)和報(bào)警提示是什么？哪盞指示燈或發(fā)光管發(fā)光？提示的警報(bào)內(nèi)容是什么？2、如無(wú)報(bào)警，系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)？系統(tǒng)的工作方式診斷結(jié)果是什么？3、故障發(fā)生在哪個(gè)程序段？執(zhí)行何種指令？故障發(fā)生前執(zhí)行了何種操作？4、故障發(fā)生在何種速度下？軸處于什么位置？與指令值的誤差量有多大？5、以前是否發(fā)生過(guò)類似故障？現(xiàn)場(chǎng)是否有異常情況？故障是否重復(fù)發(fā)生？ 我們可以采用歸納法和演繹法，對(duì)上面的5個(gè)部分故障信息進(jìn)行有效的歸納與演繹。歸納法是從故障原因出發(fā)，摸索其功能，調(diào)查原因?qū)Y(jié)果的影響，也就是說(shuō)根據(jù)可能產(chǎn)生該種故障的原因分析，看zui后是否與故障現(xiàn)象的符合程度來(lái)確定故障點(diǎn)。演繹法是指從現(xiàn)象出發(fā)，對(duì)故障現(xiàn)象原因進(jìn)行分割分析法。即從故障現(xiàn)象開(kāi)始，根據(jù)故障機(jī)理，列出該故障產(chǎn)生的種種原因，然后，對(duì)這些原因逐點(diǎn)進(jìn)行分析，排除不正確的，zui后確定故障點(diǎn)。
同時(shí)，在故障診斷過(guò)程中通常要按先外后內(nèi)、先機(jī)后電、先靜后動(dòng)、現(xiàn)公用后、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜、先一般后特殊的原則進(jìn)行。
在分析好以上5個(gè)部分的故障之后，一般可以按以下步驟進(jìn)行常規(guī)處理：
(一)充分調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)
機(jī)床發(fā)生故障后，維護(hù)人員應(yīng)仔細(xì)觀察寄存器和緩沖工作寄存器尚存內(nèi)容，了解已執(zhí)行程序內(nèi)容，向操作者了解現(xiàn)場(chǎng)情況和現(xiàn)象。當(dāng)有診斷顯示報(bào)警時(shí)，打開(kāi)電器柜觀察印制電路板上有無(wú)相應(yīng)報(bào)警紅燈顯示。做完這些調(diào)查后，就可以按動(dòng)數(shù)控機(jī)床上的復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)復(fù)位后報(bào)警是否消除，消除的話屬于軟件故障，否則即為硬件故障。對(duì)于非破壞性故障，可讓機(jī)床再重新運(yùn)行，仔細(xì)觀察故障是否再現(xiàn)。
(二)將可能造成故障的原因全部列出
加工中心上造成故障的原因多種多樣，有機(jī)械的、電氣的、控制系統(tǒng)的等等。此時(shí)，要將可能發(fā)生的故障原因全部列出來(lái)，以便排查。
(三)逐步選擇確定故障產(chǎn)生的原因
根據(jù)故障現(xiàn)象，參考機(jī)床有關(guān)維修使用手冊(cè)羅列出的因素，經(jīng)過(guò)選擇及綜合判斷，找出導(dǎo)致故障的確定因素。
(四)故障的排除
找到造成故障的確切原因后，就可以“對(duì)癥下藥”修理、調(diào)整和更換有關(guān)原件。
四、常見(jiàn)機(jī)械故障的排除
(一)進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障
由于導(dǎo)軌普遍采用滾動(dòng)摩擦副，因此運(yùn)動(dòng)質(zhì)量下降是導(dǎo)致進(jìn)給傳動(dòng)故障的重要因素，如機(jī)械部件沒(méi)有達(dá)到規(guī)定位置、運(yùn)行中斷、定位精度下降、反向間隙過(guò)大等，出現(xiàn)這些都是可調(diào)整各運(yùn)動(dòng)副預(yù)緊力、調(diào)整松動(dòng)環(huán)節(jié)、提高運(yùn)動(dòng)精度及調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)。
(二)機(jī)床回*
機(jī)床在返回基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)發(fā)生超程報(bào)警，無(wú)減速運(yùn)動(dòng)。此類故障一般是減速信號(hào)沒(méi)有輸入到CNC系統(tǒng)，一般可檢查限位擋塊及信號(hào)線。
(三)自動(dòng)換刀裝置故障
此類故障較為常見(jiàn)，故障表現(xiàn)為：刀鋸庫(kù)運(yùn)動(dòng)故障、定位誤差大、換刀動(dòng)作不到位、換到動(dòng)作卡位、整機(jī)停止工作等，此類故障的排除一般可通過(guò)檢查氣缸壓力、調(diào)整各限位開(kāi)關(guān)位置、檢查反饋信號(hào)線、調(diào)整與換刀動(dòng)作相關(guān)的機(jī)床參數(shù)來(lái)排除。
(四)機(jī)床不能運(yùn)動(dòng)或加工精度差
這是一些綜合故障，出現(xiàn)此類故障時(shí)，可通過(guò)重新調(diào)整和改變間隙補(bǔ)償、檢查軸進(jìn)給時(shí)有無(wú)爬行等方法來(lái)排除。
五、數(shù)控機(jī)床的安全操作
數(shù)控機(jī)床的操作，一定要做到規(guī)范操作，以避免發(fā)生人身、設(shè)備、刀具等的安全事故。為此，數(shù)控機(jī)床在操作的過(guò)程中一定要嚴(yán)格按照數(shù)控機(jī)床的規(guī)范操作來(lái)完成，防止機(jī)床故障，從而保證機(jī)床正常運(yùn)行。
主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
1、操作前的安全工作
2、機(jī)床操作過(guò)程中的安全操作
3、與編程相關(guān)的安全操作
4、關(guān)機(jī)時(shí)的注意事項(xiàng)
