數(shù)控系統(tǒng)的故障原因分析及排除方法

 由于數(shù)控機床自動化程度高，結(jié)構(gòu)復雜，所以故障率也較普通機床設備高，維修難度系數(shù)也較大，同時對數(shù)控機床維修人員的專業(yè)技術(shù)要求也非常高，當數(shù)控機床出現(xiàn)故障后，能快速排查原因及拿出有效的維修方案，非專業(yè)維修人員做到這點并非簡單。技術(shù)工程師憑借多年對數(shù)控機床及工業(yè)設備的維修經(jīng)驗來和大家分享數(shù)控系統(tǒng)的故障原因分析及排除方法。

一、故障分類分析

(一)系統(tǒng)故障和隨機故障

按故障的出現(xiàn)的必然性和偶然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。系統(tǒng)性故障是指機床和系統(tǒng)在某一特定條件下必定會出現(xiàn)的故障，隨機性故障是指偶然出現(xiàn)的故障。因此，隨機性故障的分析和排除比系統(tǒng)性故障困難的多。通常隨機性故障往往會因為機械結(jié)構(gòu)局部松動、錯位、控制系統(tǒng)中元器件出現(xiàn)工作特性飄移，電器元件工作可靠性下降等原因造成，需經(jīng)反復試驗和綜合判斷才能排除。

(二)診斷顯示故障和無診斷顯示故障

按故障出現(xiàn)時有無自診斷顯示，可以分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障兩種。如今的數(shù)控系統(tǒng)有比較豐富的自診斷功能，出現(xiàn)故障時會停機、報警而且會自動顯示相應報警的參數(shù)號，這樣可以讓維護人員很快找到故障原因。而無診斷顯示故障，一般是機床停在某一位置不能動，手動操作也沒法，維護人員只能根據(jù)出現(xiàn)故障前后現(xiàn)象來分析判斷，排除故障難度就比較大。

(三)破壞性故障和非破壞性故障

以故障有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障就像伺服失控造成撞車，短路燒斷熔絲等，維護難度較大，有一定危險，修后這些現(xiàn)象是不能重復出現(xiàn)的。而非破壞性故障可經(jīng)過多次反復試驗至排除，就不會對機床造成危害。

(四)機床運動特性質(zhì)量故障

此類故障發(fā)生后，機床會照常運行，不會有報警顯示，但加工出的工件不合格。對于這些故障，必須在檢測儀器配合下，對機械、控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等采取一些綜合措施。

(五)硬件故障和軟件故障

按發(fā)生故障的部位分為硬件故障和軟件故障。硬件故障只要通過更換某些元器件就可以排除，但是軟件故障是編程錯誤導致的，因此需要修改程序內(nèi)容或修訂機床參數(shù)來排除。

(六)數(shù)控機床常見的操作故障

1、防護門未關(guān)，機床不能運轉(zhuǎn)。2、機床未回參考點。3、主軸轉(zhuǎn)速S超過zui高轉(zhuǎn)速限定值。4、程序內(nèi)沒有設置F或S值。5、進給修調(diào)F%或主軸修調(diào)S%開關(guān)設為空擋。6、回參考點時離零點太近或參考點速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超過限定值。8、刀具補償測量設定錯誤。9、刀具換刀位置不正確。10、G40撤銷不當，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代碼。12、刀具半徑補償方向錯誤。13、切入、切出方式不當。14、切削用量太大。15、刀具鈍化。16、工件材質(zhì)不均勻，引起振動。17、機床被鎖定(工作不動)。18、工件未夾緊。19、對刀位置不正確，工件坐標系設置錯誤。20、使用了不合理的G功能指令。21、機床處于報警狀態(tài)。22、斷電后或報過警的機床，沒有重新回參考點或復位。

二、故障實例分析及解決方式

例1：數(shù)控銑床主軸旋轉(zhuǎn)，高速檔位和低速檔位無法轉(zhuǎn)換成功，但有轉(zhuǎn)換動作

分析有以下幾個原因：限位故障;變速齒輪有損壞;油箱缺油壓力不足;變速油缸內(nèi)密封圈老化導致有桿腔與無桿腔聯(lián)通，造成壓力不穩(wěn)，變速齒輪變速不到位。

故障解決步驟：首先檢查油箱，液壓油充足，排除壓力不足。觀看齒輪，齒輪完好無磨損嚴重現(xiàn)象。檢查變速油缸限位發(fā)現(xiàn)限位變換不到位，調(diào)整油缸頂桿，故障仍存在。檢查變速油缸，發(fā)現(xiàn)密封圈老化，更換密封圈。故障排除。此故障是因為密封圈老化導致油缸內(nèi)部泄露，有桿腔與無桿腔液壓油聯(lián)通，導致壓力不足。因此可見，油缸密封圈因潤滑油清潔程度、油溫、活塞使用頻率、生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境等，都容易導致密封圈老化失效。所以根據(jù)生產(chǎn)使用頻率需要定期檢查或更換密封圈。

例2：數(shù)控銑床X軸重復定位不準

分析有以下原因：X 軸光柵尺尺頭松動或光柵尺上有異物;X 軸伺服電機編碼器故障;絲杠與絲母磨損嚴重;絲杠與伺服電機之間聯(lián)軸節(jié)松動，存在反向間隙;軸承損壞。

故障解決步驟：首先分析光柵尺裝在工作臺下部，維修不方便，并且光柵尺有防塵裝置，故障概率較小。檢查電機編碼器，無松動和破損現(xiàn)象。聽絲杠旋轉(zhuǎn)時聲音，因無異常聲音，排除軸承損壞。檢查絲杠與電機聯(lián)軸節(jié)發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)螺絲松動，禁錮螺絲，故障排除。此故障是因為機床使用頻率高，加工時機床產(chǎn)生震動，導致連接部位螺絲松動。因此數(shù)控機床要定期對絲母座、聯(lián)軸器、電機禁錮螺絲定期禁錮，減少故障停機，影響生產(chǎn)。

例3：定梁式數(shù)控龍門銑床主軸不轉(zhuǎn)，控制面板無報警

分析有以下幾個原因：同步齒形帶磨損嚴重或斷裂;伺服電機鍵損壞或脫落;主軸故障。

故障解決步驟：因控制面板無報警 ，說明數(shù)控系統(tǒng)沒有問題，問題出現(xiàn)在外部連接。檢查同步齒形帶，無磨損斷裂現(xiàn)象。用手盤齒形帶、電機及齒輪一同旋轉(zhuǎn)但主軸仍不動，所以判斷故障出現(xiàn)在主軸。拆開主軸，發(fā)現(xiàn)主軸內(nèi)部連接盤螺絲斷裂，更換螺絲，故障排除。此數(shù)控龍門銑主軸為精銑主軸，主軸直徑比其他數(shù)控銑床主軸略細，內(nèi)部連接盤緊固螺絲為M4高強螺絲。主軸最大加工量在0.5 mm以內(nèi)。因操作人員經(jīng)常加工量過大導致螺絲斷裂。

根據(jù)實例總結(jié)，數(shù)控機床故障排除首先要對機床結(jié)構(gòu)有一定的了解。針對故障先做分析，大致確定故障產(chǎn)生是由哪個區(qū)域引起的。然后進一步檢查哪個部件引起的，切記先檢查后通電 ，機床非破壞性故障方可通電 ;先檢測軟件后檢查硬件，排除系統(tǒng)故障再檢查外部機械故障;先外部后內(nèi)部逐步檢查;先機械后電器;先簡單到復雜;先一般到特殊。