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1、数控机床的故障诊断方法与维修管理ThefaultdiagnosingmethodsofNCmachinetoolanditsmaintenancemanagement肖国红,郑新建(集美大学工程技术学院,福建厦门361012)摘要:介绍了数控机床的工作原理与系统结构,提出了故障诊断的方法和维修管理策略,通过对实例的分析,指出了综合运用多种方法进行故障判断和建立维修保养制度对提高维修效率以及企业可持续发展的重要意义。关键词:数控机床;故障诊断;维修管理中图分类号:TG502:TG659文献标识码:B文章编号:1006-64
2、46(2007)09-0077-03数控机床的硬件系统包括输入/输出设备、数控装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器、电气装置、辅助装置、机床本体和测量装置等部分,如图1所示。它在系统软件的控制下完成所要求的加工动作和辅助动作,实现对被加工对象的生产加工1。0引言数控机床作为一种高科技含量的机电一体化产品,在制造业领域得到了越来越广泛的应用。在日益细分的市场需求中,数控机床很好地实现了小批量、柔性化加工的要求并以其高精度、高效率、高适应性等特点而逐渐取代了传统的普通机床成为工作母机。数控机床实现了将电力电子、自动化控制、
3、检测、计算机等技术的高度结合。因此,相对于传统机床而言,数控机床的故障诊断与维修具有明显的不同之处,研究并总结出成熟的数控机床故障诊断的理论和维修管理方法,对于实际维修工作具有良好的指导意义。图1数控机床的硬件系统数控机床的软件系统,可分为管理软件和控制软件2部分,主要产生软件指令以实现对硬件系统的控制,如图2所示。因此,对数控机床进行故障诊断与维修,必须综合考虑软件系统与硬件系统的相互影响,才能确定正确的诊断与维修方法2。2数控机床的故障诊断策略在对数控机床进行故障诊断前,了解故障发生的规律十分必要。在数控机床的整个使
4、用寿命内,1数控机床的系统结构数控机床是采用数控技术的机床,它将待加工产品的几何信息以特定的语言输入数控系统,数控系统相应生成对加工主轴、进给轴以及加工辅助部件的控制命令实现加工。数控机床由硬件系统和控制软件系统2部分组成,不同的硬件和软件系统的结合形成了具有不同控制方式和加工精度等级的数控机床,因此,对数控机床的维修要采用普遍性的诊断与实际机床个体相结合的原则。收稿日期:2007-06-18作者简介:肖国红(1970-),男,湖北武汉人,集美大学工程技术学院助教,主要从事数控技术、机电一体化和机器人技术方面的教学和研究
5、工作。·78·水利电力机械2007年9月的故障,常需要执行某些特殊的操作(比如通过手动单步观察主轴运动、工作台进给或通过执行单一功能的加工指令)进行动作与加工功能的检测。这样,可以将故障发生的范围逐步缩小,从而可最终确定故障发生的确切位置。(4)系统自诊断法。一般知名的数控机床都随机带有自诊断程序或专用的诊断软件,这些程序或软件,对上述几种方法还难以诊断的故障具有良好的综合诊断能力,维修人员能够根据诊断出的多个问题全面评价,有时还可以借助专家系统综合评判,是解决复杂难题或解决故障时的一种很有效的方法。图2数控机床的软件系
6、统故障发生频率的高低大致可分为3个阶段,即磨合期、稳定期和衰老期。磨合期一般从整机安装调试开始运行后半年到1年时间,故障频率高且一般无规律可循,发生在电气、液压和气动系统部分的故障频率约占此阶段故障的90%;数控机床在经过各种磨合、调整后,开始进入相对稳定的正常运行期,此阶段各类元器件器质性故障比较少见,偶而发生的机电故障概率基本相等,此阶段一般持续7～10年;在衰老期阶段,数控机床上各类元器件开始加速磨损和老化,故障频率逐年增加,并且故障性质属于渐发性和器质性。由于数控机床使用时间的长期性和故障的多样性,对它的故障诊断
7、和维修,既要有常规的手段和方法,又要有专门的技术和检测手段,必须从软件、硬件、机械和电气等多方面综合考虑3。一般来说,数控机床的故障诊断方法有以下几种:(1)直观诊断法。通过故障发生时产生的声、光、味等感官现象,对数控机床的机、电、液等部分进行常规检查。检查内容包括:1)机床硬件系统间各部分的连接是否牢固可靠。2)CNC系统内的电路板是否出现明显可疑现象。3)机械系统部分的液压、气压、油压是否满足数控机床的使用要求。4)电气、机械部分的元件是否有损坏现象。在实际故障诊断中,直接诊断法对于发现机械系统部分的故障十分有效4。
8、(2)参数检查法。数控机床中有大量的参数,这些参数的合理设置能保证机床的正常使用和性能的完全发挥。但是在机床实际使用中,由于数控系统备份电池失效、操作者误操作、电网瞬间断电等问题都会使系统参数丢失或改变而导致数控机床不能正常工作。因此,对此类故障的诊断方法就是要充分地了解数控系统各参数的含义和作用,从而快速地确定维修
