浅谈数控机床的维护保养与故障排除

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浅谈数控机床的维护保养与故障排除

【摘 要】 数控机床是高精度自动化装备, 价格昂贵, 为了保证机床长期安全平稳运行, 发挥更大效益, 需要注重数控机床的维护保养方法和易出现的故障及排除方法。

引 言
近年来, 数控机床大量用于制造业中, 成为企业生 产的关键设备, 带来很大的效益; 但是数控机床的先进 性、复杂性、智能化高的特点, 也使数控机床维护保养 工作要求较高, 出现的故障种类增多, 诊断较为困难。

1 合理地使用数控机床

1.1 数控机床的工作场地选择
( 1) 避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮
湿或粉尘过多的场所,尽量在空调环境中使用,保持室 温20℃左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温
度差异大, 对于精度高、价格贵的数控机床,应置于有 空调的房间中使用。( 2) 要避免有腐蚀气体的场所。因
腐蚀气体易使电子元件变质,或造成接触不良,或造成
元件短路,影响机床的正常运行。( 3) 要远离振动大的 设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采 用防振措施(如防振沟等)。( 4) 要远离强电磁干扰源,使
机床工作稳定。
1.2 数控机床的电源
数控系统对电源要求较严,一般要求工作电压为220V±10%。针对我国供电工况,对于有条件的企业,可
为数控机床采取专线供电或增设稳压装置,以减少供电 品质差的影响, 为数控系统的正常运行提供有力保证。
1.3数控机床配置合适的自动编程系统
手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件
程序, 简单易行。当工件比较复杂时(如凸轮或多维空
间曲面等),手工编程周期长(数天或数周)、精度差、易
出错。因此,快速、准确地编制程序就成为提高数控机 床使用率的重要环节; 为此, 有条件的用户最好配置必
要的自动编程系统,提高编程效率。
1.4数控机床配置必要的附件和刀具
为了充分发挥数控机床的加工能力, 必须配备必要
的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床,因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整
机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大 高于随同主机一起供货的附件单价, 因此, 有条件的企 业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其它附件。
1.5加工前的准备
加工前要审查工件的数控加工工艺性, 应重视生
产技术准备工作(包括工件数控加工工艺分析、加工程
序编制、工装与刀具配置、原材料准备及试切加工等)
以缩短生产准备时间,充分提高数控机床的使用效率。
合理安排适合在数控机床加工的各种工件, 安排好数 控机床加工运转所需的节拍。
1.6为维修保养做好准备
建立一支高水平的维修队伍, 保存好设备的完整

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2.数控机床的常见故障

2.1 故障发生的阶段
故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能 的现象。发生故障具有相同的规律, 一般分为三个区域:
( 1) 初期运行区, 故障率较高, 故障曲线呈上升趋势, 此 区故障多数属于设计制造和装配缺陷造成的。( 2) 正常
运行区, 此时故障曲线趋近水平, 故障率低, 此区故障一
般是由操作和维护不良造成的偶发事故。( 3) 衰老区, 此 区故障率大, 故障曲线上升快, 主要原因是运行过久、机
件老化和磨损过度造成的。
2.2 故障的分类
按结构分为机械和电气两类; 按故障源分为机械 故障和控制故障两类; 就其数控系统而言分为硬件故 障、软件故障、干扰故障三类。要判断是机械方面故障
还是控制系统故障, 其分析方法是: 先检查控制系统,
看程序能否正常运行, 显示和其它功能键是否正常, 有 无报警现象等; 再检查电机和检测元件, 是否能正常运 转, 有无间歇或抖动现象, 有无定位不准等问题。如果 没有上述问题, 则可初步判断故障原因在机械方面, 着 重检查传动环节。检查传动环节时应使电机断电, 用手 动并配合打表检查机器。

3.数控系统的常见故障分析

( 1) 位置环。这使数控系统发出控制指令, 并与位
置检测系统的反馈值相比较, 进一步完成控制任务的
关键环节; 它有很高的工作频度, 并与外设相联接, 容 易发生故障。常见的故障有: 1) 位控环报警: 可能是测 量回路开路, 测量系统损坏, 位控单元内部损坏。2) 不
发指令就运动, 可能是漂移过高, 正反馈, 位控单元故
障, 测量元件损坏。3) 测量元件故障, 一般表现为无反 馈值; 机床回不了基准点; 高速时漏脉冲产生报警, 可
能的原因是光栅或读头脏了; 光栅坏了。
( 2) 伺服驱动系统。它与电源电网、机械系统等相 关联, 工作中一直处于频繁的启动和运行状态, 也是故
障多发部位。其主要故障有: 1) 系统损坏。一般由网络电 压波动太大或电压冲击造成。地区电网质量不好, 会给
机床带来电压超限, 尤其是瞬间超限, 若无专门的电压 监控仪, 则很难测到。在查找故障原因时, 要加以注意,
还有一些是由于特殊原因造成的损坏。2) 加工时工件表 面达不到要求, 走圆弧插补轴换向时出现凸台, 电机低
速爬行或振动, 这类故障一般是由于伺服系统调整不 当, 各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起, 解
决办法是进行最佳化调节。3) 保险烧断, 或电机过热, 以 至烧坏, 这类故障一般是机械负载过大或卡死。
( 3) 电源部分。电源失效或故障的直接结果是造成 系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家, 这类问
题较少, 在设计方面的因素考虑的不多; 但在中国由于 电源波动较大、质量差, 还隐藏有高频脉冲类的干扰, 加上人为的因素( 如突然拉闸断电等) , 这些原因可造 成电源故障失控或损坏。再者, 数控系统部分运行数
据、设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器 内, 系统断电后依靠电源的后备蓄电池或锂电池保持。
因而, 停机时间比较长, 拔插电源或存贮器都可能造成 数据丢失, 使系统不能运行。
( 4) 可编程序控制器逻辑接口。数控系统的逻辑控 制(如刀库管理, 液压启动等), 主要由PLC实现, 必须采
集各控制点的状态信息 (如断电器, 伺服阀, 指示灯 等), 它与外界繁多的各种信号源和执行元件相连接,
变化频繁, 发生故障的可能性较多, 故障类型较多。
( 5) 其它。由于环境条件, 例如干扰, 温度, 湿度超 过允许范围, 操作不当, 参数设定不当, 都可能造成停
机或故障。不按操作规程拔插线路板, 或无静电防护措 施等, 也可能造成停机故障甚至毁坏系统。
4 常见故障的排除方法
( 1) 初始化复位法。一般情况下, 由于瞬时故障引 起的系统报警, 可用硬件复位或开关系统电源依次清
除故障; 若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电 池欠压造成混乱, 则必须对系统进行初始化清除, 清除 前应注意作好数据拷贝记录; 若初始化后故障仍无排 除, 则需进行硬件诊断。
( 2) 参数更改、程序更正法。系统参数是系统功能 的依据, 参数设定有误可能造成系统的故障或某功能
无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机, 对此 可以采用系统的块搜索功能进行检查, 改正所有错误, 确保正常运行。
( 3) 调节、最佳化调整法。调节简单易行的办法, 可 通过对电位计的调节, 修正系统故障。通过调节速度调
节器的比例系数和积分时间, 可使伺服系统达到既有 较高的动态响应特性, 又不发生振荡的最佳工作状态。 在现场没有示波器或记录仪的情况下, 根据经验, 先正 向调节使电机起振, 然后向反向慢慢调节, 直到消除震 荡即可。
( 4) 备件替换法。采用好的备件替换诊断出的坏线路 板, 并做相应的初始化启动, 使机床迅速投入正常运转,
然后将坏板修理或返修, 这是目前最常用的排故办法。
( 5) 改善电源质量法。目前一般采用稳压电源, 以 改善电源波动。对于高频干扰可用电容滤波法, 通过这
些预防性措施可减少电源板的故障。
( 6) 维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际 工作中属于设计缺陷造成的偶然故障, 可以不断修改 和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式 不断提供给维修人员, 以此做为故障排除的依据, 有利 于正确彻底地排除故障。
础上已设计了一套新型应力应变测试系统, 该系统集
数据采集和处理功能于一体,减少了中间环节,操作更 便捷、更简单且测试结果更精确[22]。

结束语

SHPB装置是研究材料动载特性的理想工具, SHPB
测试装置的发展是力学、材料学、计算机等技术在应用
领域的综合集成。各学科的协同发展将有力地推动
SHPB技术应用范围的扩大以及SHPB测试技术的提高。

参考文献
[1] 马哓青.冲击动力学[M].北京: 北京理工大学出版社, 1992.
[2] Kolsky H. An investigation of the mechanical properties of materials
at very high rates of loading[C].Proc.Phys.Soc.B62, 1949: 676～700.