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数控机床故障诊断方法探讨及应用
来源: | 作者:admin | 发布时间: 2019-01-21 | 199 次浏览 | 分享到:
数控机床是集机、电、液、气为一体的典型机电系统,结构复杂且自动化程度高,在我国制造业尤其是装备制造业的发展中,起到了不可替代的作用。
数控机床是集机、电、液、气为一体的典型机电系统,结构复杂且自动化程度高,在我国制造业尤其是装备制造业的发展中,起到了不可替代的作用。由于数控机床本身的复杂性和多样性,使得机床故障受机械、电气、控制系统以及检测装置等多因素影响,引起同一种故障的原因也可能是多种多样的,而且故障停机直接影响着设备利用率和企业的生产制造能力,因此在理解工作原理的基础上,总结分析故障诊断方法,并从根本上寻找快速排除故障的途径尤为必要。本文结合工作实践中的具体案例,对典型故障诊断方法进行深入分析和探讨。

1.数控机床组成、工作原理

采用数控技术进行控制的加工设备称为数控机床,其基本组成如图1所示,现代数控机床一般采用计算机或微型计算机作为控制系统,称之为计算机数控系统(简称CNC)。数控机床加工工件时,将工件图样上的几何信息、工艺信息数字化,用NC代码编写加工程序并存储到程序载体内,然后借助输入装置将程序输入到CNC单元,并由CNC单元对程序进行译码、运算等综合处理后,向伺服系统和其他辅助控制装置发出指令信号,以驱动各运动部件和辅助动作,从而完成工件加工任务。数控机床可实现一次装夹、多工序连续加工,同时具有自动化程度高、加工精度高以及生产效率高等特点。

2.数控机床故障诊断方法在实际维修中的应用

(1)模块互换法。数控机床的某一个模块(一般指编码器、光栅尺、伺服放大器及其电缆等)出现故障导致机床报警或异常现象,把该模块与另外一个同类(尽量是同型号)正常的模块互换,再观察故障现象并与互换前对比,来帮助维修人员定位故障点。

(2)机电分离法。因数控机床是典型的高度机电一体化设备,故障原因可能是电气、机械甚至机电同时存在问题,很难直接判断故障点所在,可把机械部分和电气部分相对分离(脱开),再根据机电分离后的现象判断故障。
 
小结:机电分离法是“化整为零”思想在故障诊断中的应用。机电分离后,“隐藏”在整体中的故障直接显现出来,起到了化繁为简的作用。此方法可延伸为“分离法”,除机电分离外,还可将其他需要“分离”的部分单独脱开来帮助诊断故障,如:全闭环改为半闭环,把光栅尺从测量反馈系统中分离。

(3)比较法。若机床的某一轴出现故障后,可通过测试本机床或同型号机床的同类型轴,加以对比发现问题的不同点,从而找出故障点并迅速排除故障。
 
(4)排除法。引起某一故障有多项并列的原因,其中一项或几项均可导致相同的报警或故障现象。首先去掉所有可能的原因项,再依次单独接入电路,分别观察对应的现象,逐一排除“可疑”项来诊断故障。

(5)PMC在线诊断法。在数控机床加工过程中,CNC和PMC协调配合共同完成对机床的精确控制,其中PMC主要完成与逻辑运算有关的功能,如刀具更换、主轴起停、换向变速、冷却液开断、工作台交换等辅助动作。PMC梯形图能实时在线监测这些辅助动作,一旦某一动作在逻辑上出现问题,从梯形图中能及时显现出来,有助于故障的快速定位。


3.结语

在对机床有一定认知的基础上,当数控机床故障出现时,进行诊断的一般思路是:大脑保持清醒,切不可手忙脚乱,根据报警提示或者故障现象,通过认真询问机床操作人员和查阅相关的机床资料,初步了解故障情况;大致判断出该故障可能和哪些因素有关,并根据自身的知识范围和工作经验,运用其中一种或综合运用几种诊断方法,做到有“法”可依并尽快定位故障点,排除故障;针对该故障或者这一类故障进行总结(包括故障类型、诊断方式、维修细节以及注意事项等),这一点特别重要,对快速提高机床维修人员(尤其是初学者)的技术水平有“事半功倍”的作用,即先认真了解、再分析解决,最后总结经验。