數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)與故障排除

宋俊偉

摘要：數(shù)控機(jī)床是高精度自動(dòng)化裝備, 價(jià)格昂貴, 為了保證機(jī)床長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行, 發(fā)揮更大效益, 需要注重?cái)?shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)方法和易出現(xiàn)的故障及排除方法。

關(guān)鍵詞：合理使用數(shù)控機(jī)床；維護(hù)保養(yǎng)；故障排除

引言

近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床大量用于制造業(yè)中，成為企業(yè)生 產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，帶來(lái)很大的效益; 但是數(shù)控機(jī)床的先進(jìn) 性、復(fù)雜性、智能化高的特點(diǎn)，也使數(shù)控機(jī)床維護(hù)保養(yǎng) 工作要求較高，出現(xiàn)的故障種類(lèi)增多，診斷較為困難。

1 合理地使用數(shù)控機(jī)床

1.1 數(shù)控機(jī)床的工作場(chǎng)地選擇

避免陽(yáng)光的直接照射和其它熱輻射、避免太潮濕或粉塵過(guò)多的場(chǎng)所,盡量在空調(diào)環(huán)境中使用,保持室 溫20℃左右。由于我國(guó)處于溫帶氣候、受季風(fēng)影響、溫度差異大，對(duì)于精度高、價(jià)格貴的數(shù)控機(jī)床,應(yīng)置于有空調(diào)的房間中使用；要避免有腐蝕氣體的場(chǎng)所。因腐蝕氣體易使電子元件變質(zhì),或造成接觸不良,或造成元件短路,影響機(jī)床的正常運(yùn)行；要遠(yuǎn)離振動(dòng)大的 設(shè)備(如沖床、鍛壓設(shè)備等)。對(duì)于高精度的機(jī)床還應(yīng)采用防振措施(如防振溝等)；要遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾源,使機(jī)床工作穩(wěn)定。

1.2 數(shù)控機(jī)床的電源

數(shù)控系統(tǒng)對(duì)電源要求較嚴(yán),一般要求工作電壓為220V±10%。針對(duì)我國(guó)供電工況,對(duì)于有條件的企業(yè),可為數(shù)控機(jī)床采取專(zhuān)線(xiàn)供電或增設(shè)穩(wěn)壓裝置,以減少供電 品質(zhì)差的影響，為數(shù)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供有力保證。

1.3 數(shù)控機(jī)床配置合適的自動(dòng)編程系統(tǒng)

手工編程對(duì)于外形不太復(fù)雜或編程量不大的零件程序，簡(jiǎn)單易行。當(dāng)工件比較復(fù)雜時(shí)(如凸輪或多維空間曲面等),手工編程周期長(zhǎng)(數(shù)天或數(shù)周)、精度差、易出錯(cuò)。因此,快速、準(zhǔn)確地編制程序就成為提高數(shù)控機(jī) 床使用率的重要環(huán)節(jié); 為此，有條件的用戶(hù)最好配置必要的自動(dòng)編程系統(tǒng),提高編程效率。

1.4 數(shù)控機(jī)床配置必要的附件和刀具

為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工能力，必須配備必要的附件和刀具。切忌花了幾十萬(wàn)元錢(qián)買(mǎi)來(lái)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,因缺少一個(gè)幾十元或幾百元的附件或刀具而影響整機(jī)的正常運(yùn)行。由于單獨(dú)簽訂合同購(gòu)買(mǎi)附件的單價(jià)大大 高于隨同主機(jī)一起供貨的附件單價(jià)，因此，有條件的企 業(yè)盡量在購(gòu)買(mǎi)主機(jī)時(shí)一并購(gòu)置易損部件及其它附件。

1.5 加工前的準(zhǔn)備

加工前要審查工件的數(shù)控加工工藝性，應(yīng)重視生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作(包括工件數(shù)控加工工藝分析、加工程序編制、工裝與刀具配置、原材料準(zhǔn)備及試切加工等)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間,充分提高數(shù)控機(jī)床的使用效率。

合理安排適合在數(shù)控機(jī)床加工的各種工件，安排好數(shù) 控機(jī)床加工運(yùn)轉(zhuǎn)所需的節(jié)拍。

1.6 為維修保養(yǎng)做好準(zhǔn)備

建立一支高水平的維修隊(duì)伍，保存好設(shè)備的完整

2 數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障

2.1 故障發(fā)生的階段

故障是指設(shè)備或系統(tǒng)因自身原因而喪失規(guī)定功能 的現(xiàn)象。發(fā)生故障具有相同的規(guī)律，一般分為三個(gè)區(qū)域:

初期運(yùn)行區(qū)，故障率較高，故障曲線(xiàn)呈上升趨勢(shì)，此 區(qū)故障多數(shù)屬于設(shè)計(jì)制造和裝配缺陷造成的；正常運(yùn)行區(qū)，此時(shí)故障曲線(xiàn)趨近水平，故障率低，此區(qū)故障一般是由操作和維護(hù)不良造成的偶發(fā)事故；衰老區(qū)，此 區(qū)故障率大，故障曲線(xiàn)上升快，主要原因是運(yùn)行過(guò)久、機(jī)件老化和磨損過(guò)度造成的。

2.2 故障的分類(lèi)

按結(jié)構(gòu)分為機(jī)械和電氣兩類(lèi); 按故障源分為機(jī)械 故障和控制故障兩類(lèi); 就其數(shù)控系統(tǒng)而言分為硬件故 障、軟件故障、干擾故障三類(lèi)。要判斷是機(jī)械方面故障還是控制系統(tǒng)故障，其分析方法是: 先檢查控制系統(tǒng)，看程序能否正常運(yùn)行，顯示和其它功能鍵是否正常，有 無(wú)報(bào)警現(xiàn)象等; 再檢查電機(jī)和檢測(cè)元件，是否能正常運(yùn) 轉(zhuǎn)，有無(wú)間歇或抖動(dòng)現(xiàn)象，有無(wú)定位不準(zhǔn)等問(wèn)題。如果 沒(méi)有上述問(wèn)題，則可初步判斷故障原因在機(jī)械方面，著 重檢查傳動(dòng)環(huán)節(jié)。檢查傳動(dòng)環(huán)節(jié)時(shí)應(yīng)使電機(jī)斷電，用手 動(dòng)并配合打表檢查機(jī)器。

3 數(shù)控系統(tǒng)的常見(jiàn)故障分析

位置環(huán)。這使數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與位置檢測(cè)系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié); 它有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，容易發(fā)生故障。常見(jiàn)的故障有: 1) 位控環(huán)報(bào)警: 可能是測(cè) 量回路開(kāi)路，測(cè)量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。2) 不發(fā)指令就運(yùn)動(dòng)，可能是漂移過(guò)高，正反饋，位控單元故障，測(cè)量元件損壞。3) 測(cè)量元件故障，一般表現(xiàn)為無(wú)反 饋值; 機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn); 高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警，可能的原因是光柵或讀頭臟了; 光柵壞了。

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它與電源電網(wǎng)、機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，工作中一直處于頻繁的啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)，也是故障多發(fā)部位。其主要故障有：系統(tǒng)損壞。一般由網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)太大或電壓沖擊造成。地區(qū)電網(wǎng)質(zhì)量不好，會(huì)給機(jī)床帶來(lái)電壓超限，尤其是瞬間超限，若無(wú)專(zhuān)門(mén)的電壓 監(jiān)控儀，則很難測(cè)到。在查找故障原因時(shí)，要加以注意，還有一些是由于特殊原因造成的損壞；加工時(shí)工件表 面達(dá)不到要求，走圓弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺(tái)，電機(jī)低速爬行或振動(dòng)，這類(lèi)故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起，解決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)；保險(xiǎn)燒斷，或電機(jī)過(guò)熱，以至燒壞，這類(lèi)故障一般是機(jī)械負(fù)載過(guò)大或卡死。

電源部分。電源失效或故障的直接結(jié)果是造成 系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個(gè)系統(tǒng)。一般在歐美國(guó)家，這類(lèi)問(wèn)題較少，在設(shè)計(jì)方面的因素考慮的不多; 但在中國(guó)由于電源波動(dòng)較大、質(zhì)量差，還隱藏有高頻脈沖類(lèi)的干擾，加上人為的因素( 如突然拉閘斷電等)，這些原因可造成電源故障失控或損壞。再者，數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器 內(nèi)，系統(tǒng)斷電后依靠電源的后備蓄電池或鋰電池保持。

因而，停機(jī)時(shí)間比較長(zhǎng)，拔插電源或存貯器都可能造成 數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行。

可編程序控制器邏輯接口。數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控 制(如刀庫(kù)管理，液壓?jiǎn)?dòng)等)，主要由PLC實(shí)現(xiàn)，必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息(如斷電器，伺服閥，指示燈等)，它與外界繁多的各種信號(hào)源和執(zhí)行元件相連接，變化頻繁，發(fā)生故障的可能性較多，故障類(lèi)型較多。

其它。由于環(huán)境條件，例如干擾，溫度，濕度超 過(guò)允許范圍，操作不當(dāng)，參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，都可能造成停機(jī)或故障。不按操作規(guī)程拔插線(xiàn)路板，或無(wú)靜電防護(hù)措施等，也可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。

4 常見(jiàn)故障的排除方法

初始化復(fù)位法。一般情況下，由于瞬時(shí)故障引 起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開(kāi)關(guān)系統(tǒng)電源依次清除故障；若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、拔插線(xiàn)路板或電池欠壓造成混亂，則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除 前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄; 若初始化后故障仍無(wú)排除，則需進(jìn)行硬件診斷。

參數(shù)更改、程序更正法。系統(tǒng)參數(shù)是系統(tǒng)功能 的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定有誤可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無(wú)效。有時(shí)由于用戶(hù)程序錯(cuò)誤亦可造成故障停機(jī)，對(duì)此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯(cuò)誤，確保正常運(yùn)行。

調(diào)節(jié)、最佳化調(diào)整法。調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單易行的辦法，可 通過(guò)對(duì)電位計(jì)的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。通過(guò)調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時(shí)間，可使伺服系統(tǒng)達(dá)到既有 較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，又不發(fā)生振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先正 向調(diào)節(jié)使電機(jī)起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震 蕩即可。

備件替換法。采用好的備件替換診斷出的壞線(xiàn)路板，并做相應(yīng)的初始化啟動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是目前最常用的排故辦法。

改善電源質(zhì)量法。目前一般采用穩(wěn)壓電源，以 改善電源波動(dòng)。對(duì)于高頻干擾可用電容濾波法，通過(guò)這些預(yù)防性措施可減少電源板的故障。

維修信息跟蹤法。一些大的制造公司根據(jù)實(shí)際 工作中屬于設(shè)計(jì)缺陷造成的偶然故障，可以不斷修改 和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員，以此做為故障排除的依據(jù)，有利 于正確徹底地排除故障。