数控机床故障维修与诊断

浅谈数控机床维修与故障

1国内外数控机床故障诊断的研究现状及发展趋势

1.1数控机床故障诊断的研究现状

根据液压系统故障诊断技术的要求，依靠近代科学的最新研究成果和各种先进的监测手段，目前我国研究开发及引进的故障诊断方法有：计算机仿真、直观法、自诊断功能法、功能程序测试法、交换法、转移法、参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、原理分析法等

1.2数控机床故障诊断的发展趋势

由于机械设备工作状态的多样性，其故障诊断技术的发展趋势是不解体化、高精度化、智能化及网络化

1.2.1不解体化

为了对系统温度及重要部件的工作参数进行监测，并利用光纤传感器监测系统温度、液压油粘度和压力等的变动将超微型传感器安置于液压系统内的不解体检测。

1.2.2高精度化

在信号技术落后处理方面，是指提高信号分析的信噪声比，对于较复杂的液压系统而言，其信号、系统瞬态的、非平稳的、突变的。将小波理论用于这些信号的分析处理上，则可大大提高其分辨率。在振动信号的处理上，全息分谱分析方法则充分考虑了幅、频、相三者的结合，弥补了普通傅立叶谱只考虑幅、频关系的不足，能够比较全面的获取振动信号。

1.2.3智能化

车床液压系统的完全自动化诊断，减轻了工作量，并提高诊断速度及正确性。就要丰富故障诊断专家系统的知识库，必须深入研究故障形成机理。同时将模糊神经网络方法用于故障诊断的专家系统中，使之具有一定的智能，具有自组织、自学习联想功能，从而使诊断系统自我完善，自我发展。此外诊断系统将有集中式走向分布式，系统的硬件生产标准化、软件设计规范化模块化，这有利于缩短系统的开发周期，提高系统的可靠性。

1.2.4网络化

是本世纪故障诊断技术的发展方向，随着计算机网络技术的发展及通信技术的进步，自用各种通信手段将多个故障诊断系统联系起来，实现资源共享可提高质量和精度。将故障诊断系统与数据采集系统结合起来组成网络，有利于机组的管理，提高设备的利用率，必要时可与企业的MIS系统相连接，促进企业管理的一体化、现代化。

数控机床故障排除的一般方法

１．充分调查故障现场。这是维修人员取得第一手材料的一个重要手段。一方面要向操作者调查，详细询问出现故障的全过程，查看故障记录单，了解发生过什么现象，曾采取过什么措施等；另一方面，要对现场要做细致的勘查。从系统的外观到系统内部各印刷线路板都应细心地察看是否有异常之处。在确认系统通电无危险有情况下，方可通电，观察系统有何异常，CRT显示的内容等

２．认真分析产生故障的起因

当前的CNC系统智能化程度都比较低，系统尚不能自动诊断出发生故障的确切原因。往往是同一报警号可以有多种起因，不可能将故障缩小到具体的某一部件。因此，在分析故障的起因时，一定要思路开阔。往往有这种情况，自诊断出系统的某一部分有故障，但究其起源，却不在数控系统，而是在机械部分。所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的试验，达到确诊和最终排除故障的目的。

造成数控系统故障而又不易发现的另一个重要原因是干扰。根据经验，大致有下面几种原因:

(１)机床生产厂的装配工艺问题

装配工艺不好反映在干扰方面的表现大致有如下几点。①没有采用一点接地法。有些机床生产为了图省事，到处就近接地，结果造成多点接地，形成地环流。②由于接地点选择不当或接触不良，甚至虚焊造成接地电阻变大而引起噪声干扰。③CNC系统与主机的信号通讯，有许多是采用屏蔽线连接的，若对屏蔽地处理不当，没有按照规定连接(如有的屏蔽地按规定只许接在系统侧，而不能接在机床侧)也是造成干扰的一种因素。

(２)强电干扰

数控机床的强电柜中的接触器、继电器等电磁部件均是CNC系统的干扰源。交流接触器，交流电机的频繁起动、停止时，其电磁感应现象会使CNC系统控制电路中产生尖峰或波涌等噪声，干扰系统的正常工作。因此，一定要对这些电磁干扰采取措施，予以消除。通常是采用在交流接触器线圈的两端或交流电机的三相输入端并联RC网络，而在直流接触器或在直流电磁阀的线圈两端反相并入一个续流二极管等的办法来抑制这些电器产生的干扰噪声。但要注意一点，这些并入的吸收网络的连线不应大于20cm，否则，其效果就不理想。

同时，查CNC系统的控制电路的输入电源部分，也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并联在电源线间，从而可有效地吸收电网中的尖峰电压，起到一定的保护作用。

(３)供电线路的干扰

由于我国局部地区电力不足和供电频率不稳和用户厂电网分配不合理等因素造成供电线路的干扰。现象可归纳为超压、欠压、频率和相位漂移、谐波失真、共模噪声及常模噪声等原因。为养活供电电线路干扰可采取下列措施:

①在电网电压变化较大的地区，应在CNC系统的输入电源前增加电子稳压器，以养活电网电压波动。如果能加入电源调节器，则效果更好，但切不可串入自耦变压器。

②用户厂的供电线路的容量应能满足数控机床电器容量的要求。

③数控机床避免与电火花设备以及大功率的起、停频繁的设备共用一干线，以免这些设备的干扰通过供电线串入到CNC系统中。

④数控机床设备安置时应远离中频炉、高频感应炉等变频设备。

３．动手修复

一旦故障部位已找到，但手头却无可更换的备件时，可用移植借用办法，作为应急措施来解决。例如某一组件坏了(如与非门或触发器等)，但损坏的往往只是组件中的某一路，其它几部分还是好的。而在印刷线路板的设计中，又往往只是用了组件中的一部分，没有全部用满。此时，可将没有使用的富余部分取来作为应急用。具体的作法是，切断已坏部分的插脚(包括输入和输出脚)，然后由区线将信号输入、输出线引至富余的组件插脚上即可。

2数控机床液压元件常见故障的分类及其分析方法与排除方案

2.1液压元件故障可以分为以下几类

2.1.1按故障的性质分类可分为

（1）确定性故障

（2）随机性故障

2.1.2按故障的指示形式分类

（1）有报警显示的故障

（2）无报警显示的故障

2.2液压元件故障分析方法

为了高效率的查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序。排定故障检测次序有两个原则，一是根据故障原因可能性大小排序，二是根据元件或部件的拆缸分解及装配的难易程度排序。

面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小不清楚的情况下，应按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的元件与环境因素（如油、电气系统、冷却水等），再检查较难拆卸的元件，特别是体积大、重量大的元件；先检查外部因素，再检查无件内部；先检查比较简单的元件，再检查比结构功能比较复杂，其状况不甚明了的元件。就各元件而言，应先检查阀，再检查泵，最后检查液压缸与液压马达。