數(shù)控機(jī)床無報警顯示故障診斷與維修探析

楊 娜

(蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州730000)

0 引言

在數(shù)控機(jī)床加工過程中，誤差故障的現(xiàn)象較多，在各種設(shè)備上表現(xiàn)不一。如數(shù)控車床加工回轉(zhuǎn)體類零件時在直徑方向出現(xiàn)尺寸時大時小的現(xiàn)象；加工中心在垂直軸出現(xiàn)誤差的情況，常見的是隨著軸水平向下，加工出來的軸直徑逐漸增大，但也有相反的情況出現(xiàn)，在水平軸上也經(jīng)常會有一些較小誤差的故障出現(xiàn)，使零件的尺寸難以控制，造成數(shù)控機(jī)床中的誤差故障。隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的普及，具備一些簡單維修知識，能解決現(xiàn)場存在的技術(shù)問題并排除故障就顯得越來越重要。

1 數(shù)控機(jī)床常見故障類型

1.1 系統(tǒng)故障和隨機(jī)故障

系統(tǒng)性故障是指使用中的機(jī)床在滿足特定的條件或超過特定的限度時必然會發(fā)生的一種故障。機(jī)床加工中切削量過大，當(dāng)達(dá)到某一限值時就會發(fā)生過載或超溫報警，導(dǎo)致系統(tǒng)立刻停機(jī)；液壓回路過濾器阻塞導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壓力值隨之降到某一設(shè)定參數(shù)，液壓自動報警切斷系統(tǒng)的電源。這些都屬于系統(tǒng)性故障。

隨機(jī)性故障又叫軟故障，是指在同樣的使用條件下，數(shù)控機(jī)床偶然性地發(fā)生一起或兩起故障。軟故障在各種條件相同的狀態(tài)下發(fā)生比較偶然，所以這一故障的原因分析與故障診斷同其他故障相比就困難得多。隨機(jī)故障的產(chǎn)生常與哪些問題有關(guān)呢？通過長期實踐，我們發(fā)現(xiàn)組件排列、元器件品質(zhì)、安裝質(zhì)量、參數(shù)設(shè)定、操作失誤、維護(hù)不當(dāng)?shù)扰c隨機(jī)性故障的發(fā)生有很大關(guān)系。此外，以下因素也常會引起隨機(jī)性故障：電源波動與機(jī)械振動、作業(yè)環(huán)境等。

1.2 報警顯示故障和無報警顯示故障

按故障出現(xiàn)時有無自診斷顯示，將故障分為有報警顯示故障和無報警顯示故障。目前數(shù)控機(jī)床配置的數(shù)控系統(tǒng)都有自診斷報警功能，日本FANUC公司和德國SIEMENS公司的數(shù)控系統(tǒng)都有幾百條報警信號。有診斷顯示的故障一般都與控制部分有關(guān)，根據(jù)報警內(nèi)容，較容易找到故障原因。報警顯示故障又可分為硬件報警顯示與軟件報警顯示，主要以發(fā)生故障的部位區(qū)分硬件故障和軟件故障。硬件故障只要通過更換某些元器件即可排除，軟件故障則由程序編制錯誤造成，需通過修改程序內(nèi)容或修訂機(jī)床參數(shù)排除。

無報警顯示故障，機(jī)床往往停在某一位置不能動，甚至手柄操作也失靈，這類故障發(fā)生時無任何硬件或軟件的報警顯示，維修人員只能根據(jù)出現(xiàn)故障前后的現(xiàn)象來分析判斷，因此排除故障的難度較大。

2 無報警顯示故障診斷與維修

數(shù)控機(jī)床中的無報警故障大都是一些較難處理的故障。在這些故障中，機(jī)械原因引起的居多，其次是一些綜合因素引起的故障。對這些故障的處理一般具有一定的難度，因此對故障現(xiàn)象的判斷尤為重要。

2.1 加工尺寸或精度誤差過大

加工尺寸或精度誤差過大的原因可從系統(tǒng)方面、操作方面和機(jī)械方面進(jìn)行分析。

系統(tǒng)方面：(1)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)較簡單，在系統(tǒng)中對誤差沒有設(shè)置檢測，因此在機(jī)床出現(xiàn)故障時沒有報警顯示。維修方法是提高機(jī)械精度，盡量減小誤差發(fā)生的可能性。(2)機(jī)床中出現(xiàn)的誤差情況不在設(shè)計時預(yù)測的范圍內(nèi)，因此當(dāng)出現(xiàn)誤差時檢測不到。由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床使用的是半閉環(huán)系統(tǒng)，因此不能檢測到機(jī)床的實際位置。對此故障應(yīng)適當(dāng)減小允差范圍，調(diào)整參數(shù)，提高加工精度。(3)機(jī)床運動時由于超調(diào)引起加工精度和加工尺寸誤差過大。維修方法是調(diào)整減速開關(guān)或適當(dāng)減小回零速度。

操作方面：(1)在利用刀尖半徑補(bǔ)償時，刀尖半徑左補(bǔ)償G41或右補(bǔ)償G42使用不正確，或者在進(jìn)給換向時沒有相應(yīng)修改G41或G42，所以應(yīng)正確使用G41或G42加工指令，即準(zhǔn)確判斷左、右補(bǔ)償?shù)倪x擇；(2)刀具與工件的相對位置方位號設(shè)定錯誤，應(yīng)根據(jù)實際情況更改方位號；(3)對刀不正確或加工時沒有考慮刀尖半徑尺寸，對此應(yīng)更改操作方法，即重新正確對刀或及時設(shè)置刀尖半徑值。

機(jī)械方面：(1)機(jī)床幾何誤差太大，機(jī)床機(jī)械精度達(dá)不到要求，對此應(yīng)重新調(diào)整機(jī)床幾何精度；(2)絲杠與電動機(jī)的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)對故障發(fā)生頻率和可能性的影響不同，出現(xiàn)故障后現(xiàn)象也會有所不同，有些尺寸只會向負(fù)方向增加，如使用正負(fù)方向變化的彈性聯(lián)接基本上都會產(chǎn)生負(fù)向增加的故障，而中間使用鍵聯(lián)接則2種故障均會發(fā)生，維修時應(yīng)調(diào)整絲杠與電動機(jī)的聯(lián)軸器消除彈性變形；(3)滾珠絲杠的支撐軸承或鋼球損壞，應(yīng)更換軸承螺母或鋼球；(4)滾軸絲杠的反向器磨損，需更換反向器；(5)傳動鏈松動，維修方法是檢查傳動系統(tǒng)并排除松動；(6)滾珠絲杠的預(yù)緊力調(diào)整不當(dāng)，維修措施是調(diào)整滾珠絲杠的預(yù)緊力，使竄動不超過0.001 5 mm。

2.2 兩軸聯(lián)動銑削圓周時圓度超差

圓度超差一般會出現(xiàn)2種情況：一種是圓的軸向變形；另一種是出現(xiàn)斜橢圓，即在45°方向上的橢圓。圓的軸向變形原因是機(jī)床未調(diào)整好而造成軸的定位精度不好，或者是機(jī)床的絲杠間隙補(bǔ)償不當(dāng)，從而導(dǎo)致機(jī)床每當(dāng)過象限時就會產(chǎn)生圓度誤差。斜橢圓誤差一般由各軸的位置偏差過大造成，另外如果機(jī)械傳動副之間的間隙過大或間隙補(bǔ)償不合適也可能引起該故障。排除故障方法：調(diào)整機(jī)械安裝減小機(jī)床的機(jī)械誤差；調(diào)整各軸的伺服驅(qū)動器，改善各軸的運動性能，調(diào)整機(jī)床安裝，消除反向間隙。

2.3 兩軸聯(lián)動銑削圓周時圓弧上有突起現(xiàn)象

產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是圓弧切削在特定的角度(0°、90°、180°、270°)過象限時，由于電動機(jī)需要反轉(zhuǎn)，機(jī)械的摩擦力、反向間隙等原因造成速度無法連續(xù)，圓弧上有突起現(xiàn)象。對此現(xiàn)象的排除方法是調(diào)整機(jī)床安裝，減小機(jī)床的反向間隙誤差。

2.4 車床加工時G02或G03不是圓弧或報圓弧數(shù)據(jù)錯誤

(1)參數(shù)設(shè)置錯誤。如加工平面XY、XZ、YZ選擇不對，應(yīng)根據(jù)工件加工部位重新選擇加工平面，正確設(shè)置參數(shù)；(2)X軸編程時，半徑編程輸入的是直徑值，而直徑編程時輸入的是半徑值，應(yīng)重新改正程序或修改參數(shù)。

2.5 自動運行時報程序指令錯誤

(1)程序中有非法地址字，如G01寫為GO1，此時應(yīng)檢查并更正程序；(2)固定循環(huán)參數(shù)設(shè)置錯誤，比如內(nèi)外圓粗車固定循環(huán) G71P10 Q20 X0.5Z0.5 U1.0R2.0F100中，U1.0R2.0設(shè)置錯誤，應(yīng)改為U2.0 R1.0，所以此故障的維修方法為更正程序，正確編寫固定循環(huán)。

2.6 機(jī)床加工工件時噪聲過大

(1)棒料的直線度過大，應(yīng)對棒料進(jìn)行校直處理；(2)機(jī)床使用過久使絲杠的間隙較大，應(yīng)修磨滾珠絲杠的螺母調(diào)整墊片，重調(diào)間隙；(3)運動軸軸承座潤滑不良，軸承磨損或已經(jīng)損壞，對此維修時應(yīng)加長效潤滑脂，更換已損壞的軸承；(4)工裝夾具、刀具或切削參數(shù)選擇不當(dāng)，維修時應(yīng)改善工裝夾具，并根據(jù)工件重新選擇刀具或切削參數(shù)；(5)主軸電動機(jī)的軸承潤滑不良或損壞，維修時應(yīng)加潤滑脂，更換已經(jīng)損壞的軸承。

3 結(jié)語

本文針對數(shù)控機(jī)床加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的無報警顯示故障，分析了各種故障可能出現(xiàn)的原因，并給出了行之有效的維修方法。實踐證明，這些方法能有效地提高故障發(fā)生后的解決效率和處理質(zhì)量。對于數(shù)控機(jī)床的維修，只有在實踐中不斷摸索，對各方面故障的判斷經(jīng)驗不斷加以總結(jié)，才能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)新型設(shè)備維修的需求。

[1]劉豫喜.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修[M].南京大學(xué)出版社，2011

[2]張愛英.數(shù)控加工中心機(jī)床常見故障診斷與維修[J].機(jī)床電器，2012(2)