淺談數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障診斷與維修

周游

摘? 要：數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備不能實現(xiàn)其功能運轉(zhuǎn)，在使用過程中遇到了阻礙。該文將立足數(shù)控機(jī)電設(shè)備，探討數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障類型、故障診斷方法及維修方法，以期為有識之士提供參考，有效排除數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障，提高數(shù)控機(jī)電設(shè)備運行效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)電設(shè)備;故障診斷;維修方法

中圖分類號：TH39? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著我國機(jī)械制造行業(yè)飛速發(fā)展，機(jī)電工程項目明顯增多，如何有效利用各類數(shù)控機(jī)電設(shè)備，成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點問題。數(shù)控機(jī)電設(shè)備在運行過程中容易出現(xiàn)故障問題，為了使其正常運行，需要采用科學(xué)方法診斷故障、排除故障。

1 數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障

1.1 類型

當(dāng)數(shù)控機(jī)電設(shè)備功能喪失，零件加工制造會停止運行，可能會導(dǎo)致生產(chǎn)任務(wù)失敗。數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障有大小之分，小型故障會暫時阻礙加工制造，而大型故障可能會造成重大經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅工作人員的人身安全。數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障還可以分為獨立故障和從屬故障，獨立故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備自身出現(xiàn)了問題，并不受到其他設(shè)備的影響;從屬故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備本身雖然沒有出現(xiàn)問題，但受到其他設(shè)備的影響陷入停滯狀態(tài)。數(shù)控機(jī)電設(shè)備按頻率可以分為早期、偶然和損耗故障，第一類故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備在初期使用階段，由于設(shè)計不足等出現(xiàn)了故障問題，數(shù)控機(jī)電設(shè)備無法正常應(yīng)用。由于設(shè)計失效，機(jī)械處于磨合狀態(tài)，機(jī)械零件可能會大批量損壞。這一類故障的出現(xiàn)頻率比較高。第二類故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備在應(yīng)用一段時間后，由于外部環(huán)境影響出現(xiàn)了故障問題，偶然因素直接造成了設(shè)備故障。這一類故障的出現(xiàn)頻率為常數(shù)，在數(shù)控機(jī)電設(shè)備使用的7～10年期間可能發(fā)生。第三類故障是指數(shù)控機(jī)電設(shè)備被實時監(jiān)測到的故障，由于數(shù)控機(jī)電設(shè)備的使用年限不斷延長，其功能會逐漸減退。

1.2 特點

對數(shù)控機(jī)電設(shè)備進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)電設(shè)備設(shè)備具有隨機(jī)性、連續(xù)性等特征。數(shù)控機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生故障原因可能有很多，由于故障原因復(fù)雜，故障維修并不容易。數(shù)控機(jī)電設(shè)備一般價格昂貴，如何延長數(shù)控機(jī)電設(shè)備的使用壽命，成為各個企業(yè)關(guān)注的重點問題。數(shù)控機(jī)電設(shè)備具有故障轉(zhuǎn)移性，表層故障可能發(fā)展為深層故障，單一故障可能發(fā)展為交叉故障。執(zhí)行者輸入指令信號，使數(shù)控機(jī)電設(shè)備按照標(biāo)準(zhǔn)程序運作，如果數(shù)控機(jī)電設(shè)備未按照指令信號操作，則視為數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障。

2 數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障診斷維修方法

2.1 替換方法

數(shù)控機(jī)電設(shè)備的部分故障與數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)繁雜，在短時間內(nèi)不容易判斷數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障位置，確定數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障類型。在診斷這一類型的故障問題時，可以應(yīng)用替換方法，應(yīng)用備用控制板替換出現(xiàn)問題的控制板。如果在更換備用控制板后，數(shù)控機(jī)電設(shè)備正常運作，則說明懷疑出現(xiàn)問題的控制板確實損壞。同類型控制系統(tǒng)的控制板相互替換，能夠快速定位故障出現(xiàn)的位置，輔助故障診斷、故障排除等工作。發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅速，對替換方法大力創(chuàng)新。以美國Bryant公司為例，對在檢查數(shù)控內(nèi)圓磨床故障時應(yīng)用替換方法，并將E軸作為基準(zhǔn)點。E軸不斷運動，位移超過了最大誤差值，就會伴隨系統(tǒng)報警——“Excess Following Error”。在系統(tǒng)報警后，可以將E軸實際位置與參考點位置進(jìn)行對比。故障診斷人員手動移動E軸，對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)E軸在0到14區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)了數(shù)值急劇變化，說明在這一區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)故障。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)了位置反饋系統(tǒng)的問題，對編碼器、電纜等進(jìn)行了檢查。技術(shù)人員更換了位控板，采用了替換方法進(jìn)行故障診斷，發(fā)現(xiàn)編碼器聯(lián)軸節(jié)斷開，在更換之后編碼器正常運轉(zhuǎn)。美國公司對替代方法的應(yīng)用對我國有著重要的啟示作用，在數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障診斷時，應(yīng)該把握替換方法的應(yīng)用要點，發(fā)揮替換方法的應(yīng)用優(yōu)勢。

2.2 自診斷方法

就目前來看，我國部分工廠引進(jìn)了現(xiàn)代化的數(shù)控機(jī)電設(shè)備，數(shù)控系統(tǒng)本身具有自主診斷的功能，能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部存在的問題，及時解決故障問題。自診斷功能如今已經(jīng)成為檢驗數(shù)控機(jī)電設(shè)備性能的關(guān)鍵一環(huán)，因此可以依靠其自診斷功能，對故障問題進(jìn)行有效排查。當(dāng)數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障，顯示器上的故障指示燈會發(fā)亮。我國重型裝配車間大多引入了重型機(jī)床，重型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)有自診斷功能，如果在應(yīng)用過程中出現(xiàn)報警，指示燈會發(fā)亮，并顯示故障代碼。查閱重型數(shù)控機(jī)床的故障診斷手冊，可以判斷機(jī)床的故障類型，發(fā)現(xiàn)機(jī)床的故障原因。故障診斷人員在追溯故障源頭后，需要根據(jù)故障診斷手冊進(jìn)行實踐操作，直到故障消失。

2.3 PLC程序分析

數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障可能是邏輯功能無法實現(xiàn)的，此時需要對數(shù)控機(jī)電設(shè)備的PLC程序進(jìn)行分析，判斷故障位置，并對故障零件等進(jìn)行維修，使數(shù)控機(jī)電設(shè)備正常運行。PLC程序分析在數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障診斷中非常常見，以大立車為例，當(dāng)發(fā)現(xiàn)大立車x軸回油槽大量溢油，可以對線路進(jìn)行檢查，看是否出現(xiàn)了堵車情況。大立車故障維修手冊中說明，x軸定時潤滑與定程潤滑負(fù)責(zé)供油，可以根據(jù)供油指示判斷故障，并應(yīng)用編程器進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，查看PLC程序運轉(zhuǎn)是否正常。繼電器應(yīng)該按照程序控制輸出信號，技術(shù)人員需要使電磁閥保持通達(dá)狀態(tài)。技術(shù)人員可以應(yīng)用萬用表進(jìn)行節(jié)點測量，此時可能發(fā)現(xiàn)中間繼電器出現(xiàn)故障，更換中間繼電器可以使數(shù)控機(jī)電設(shè)備重新運行。

2.4 廣域網(wǎng)診斷

為了使數(shù)控機(jī)電設(shè)備處于正常運行狀態(tài)，需要構(gòu)建監(jiān)測系統(tǒng)，在數(shù)控機(jī)電設(shè)備上形成不同的監(jiān)測點，并獲取數(shù)控機(jī)電設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。廣域網(wǎng)診斷需要使科研中心、研究所等進(jìn)入廣域網(wǎng)絡(luò)之中，并依靠動力學(xué)分析理論等，構(gòu)建數(shù)控機(jī)電設(shè)備模型，模擬數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障狀態(tài)，采用故障軟件等分析數(shù)控機(jī)電設(shè)備的故障機(jī)理?？蒲兄行?、研究所等擁有最先進(jìn)的科研技術(shù)，掌握著最為豐富的故障診斷知識，能夠提出科學(xué)有效的故障處理方法，解決數(shù)控機(jī)電設(shè)備存在的故障問題。

2.5 綜合故障維修

數(shù)控機(jī)電設(shè)備故障維修應(yīng)該遵循既定流程，技術(shù)人員首先應(yīng)該確定故障問題出現(xiàn)的位置。以電氣故障為例，在確定數(shù)控機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)電氣故障之后，可以開展4項工作。1）技術(shù)人員需要分析系統(tǒng)內(nèi)是否存在短路情況，電氣短路會阻礙電流輸送，使電氣部件損壞。如果出現(xiàn)短路，應(yīng)該立刻改變接線位置。2）技術(shù)人員需要啟動NC，看是否出現(xiàn)了飛車、振動等問題。如果出現(xiàn)了異常情況，應(yīng)該在第一時間按下急停按鈕，使數(shù)控機(jī)電設(shè)備停止運行。3）技術(shù)人員需要對顯示器進(jìn)行觀察，看顯示器是否有報警信號，并查閱操作說明書分析故障類型，按照操作說明解決故障問題。4）技術(shù)人員在NC啟動的情況下，需要應(yīng)用編程器分析計算機(jī)程序邏輯關(guān)系，確定數(shù)控機(jī)電設(shè)備的給定值、指令值，如果二者比例失衡，則說明設(shè)備出現(xiàn)故障，如繼電器損壞、插頭接線位置錯誤等，此時應(yīng)該根據(jù)故障位置更換繼電器、使插頭接在正確位置等。此外還需要查找數(shù)控機(jī)電設(shè)備的反饋值，如果反饋值出現(xiàn)錯誤，可能電子元件出現(xiàn)損壞，要立刻更換電子元件。

3 結(jié)論

綜上所述，我國的經(jīng)濟(jì)社會飛速發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。在機(jī)械制造行業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，數(shù)控機(jī)電設(shè)備應(yīng)用范圍更加廣泛，需要采用高效技術(shù)，提高數(shù)控機(jī)電設(shè)備的運作效率。數(shù)控機(jī)電設(shè)備容易出現(xiàn)運轉(zhuǎn)失靈的情況，技術(shù)人員需要對數(shù)控機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障診斷，采用高效的故障維修方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張志強(qiáng).嵌入式系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中的實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（14）：189.

[2]劉波，李睿，付海.數(shù)控設(shè)備故障預(yù)測和健康管理的維修保障系統(tǒng)分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（12）：166，168.

[3]陳慶勝.數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)人才培養(yǎng)實踐研究——以無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校寶瑪數(shù)控項目為例[J].機(jī)械職業(yè)教育，2017（11）：38-40.