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如何解決數控機床實際操作時出現的問題?(一)

發布時間: 2016-07-07   作者:   來源:   浏覽次數:
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摘要: 數控機床是現代制造業的關鍵設備,在很大程度上影響著裝備制造業的發展。然而在實際生産操作中,又會出現各種常見故障,每個問題的産生都會有它的根源之所在,我們追根溯源總找到其解決的辦法。

如何解決數控機床實際操作時出現的問題?(一)

     
  故障分析的方法 
一、常見故障及其分類 
  1.按故障發生的部位分類 
    ⑴主機故障數控
機床的主機通常指組成數控機床的機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等部分。主機常見的故障主要有: 
  1)因機械部件安裝、調試、操作使用不當等原因引起的機械傳動故障 
  2)因
導軌主軸等運動部件的幹涉、摩擦過大等原因引起的故障 
  3)因機械零件的損壞、聯結不良等原因引起的故障,等等 
  主機故障主要表現爲傳動噪聲大、加工精度差、運行阻力大、機械部件動作不進行、機械部件損壞等等。潤滑不良、液壓、氣動系統的管路堵塞和密封不良,是主機發生故障的常見原因。數控機床的定期維護、保養.控制和根除“三漏”現象發生是減少主機部分故障的重要措施。 
    ⑵電氣控制系統故障從所使用的元器件類型上.根據通常習慣,電氣控制系統故障通常分爲“弱電”故障和“強電”故障兩大類, 
  “弱電”部分是指控制系統中以電子元器件、集成電路爲主的控制部分。數控機床的弱電部分包括CNC、
PLC、MDI/CRT以及伺服驅動單元、輸爲輸出單元等。 
  “弱電”故障又有硬件故障與軟件故障之分.硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現的動作出鍺、數據丟失等故障,常見的有.加工程序出錯,系統程序和參數的改變或丟失,計算機運算出錯等。 
  “強電”部分是指控制系統中的主回路或高壓、大功率回路中的
繼電器、接觸器、開關熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分的故障雖然維修、診斷較爲方便,但由于它處于高壓、大電流工作狀態,發生故障的幾率要高于“弱電”部分.必須引起維修人員的足夠的重視。 
   
  2.按故障的性質分類 
  ⑴確定性故障確定性故障是指控制系統主機中的硬件損壞或只要滿足一定的條件,數控機床必然會發生的故障。這一類故障現象在數控機床上最爲常見,但由于它具有一定的規律,因此也給維修帶來了方便確定性故障具有不可恢複性,故障一旦發生,如不對其進行維修處理,機床不會自動恢複正常.但只要找出發生故障的根本原因,維修完成後機床立即可以恢複正常。正確的使用與精心維護是杜絕或避免故障發生的重要措施。 
  ⑵隨機性故障隨機性故障是指數控機床在工作過程中偶然發生的故障此類故障的發生原因較隱蔽,很難找出其規律性,故常稱之爲“軟故障”,隨機性故障的原因分析與故障診斷比較困難,一般而言,故障的發生往往與部件的安裝質量、參數的設定、元器件的品質、軟件設計不完善、工作環境的影響等諸多因素有關. 
  隨機性故障有可恢複性,故障發生後,通過重新開機等措施,機床通常可恢複正常,但在運行過程中,又可能發生同樣的故障。 
  加強
數控系統的維護檢查,確保電氣箱的密封,可靠的安裝、連接,正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發生的重要措施。 
   
  3.按故障的指示形式分類 
  ⑴有報帶顯示的故障數控機床的故障顯示可分爲指示燈顯示與顯示器顯示兩種情況: 
  1)指示燈顯示報警指示燈顯示報警是指通過控制系統各單元上的狀態指示燈(一般由LED發光管或小型指示燈組成)顯示的報警.根據數控系統的狀態指示燈,即使在顯示器故障時,仍可大致分析判斷出故障發生的部位與性質,因此.在維修、排除故障過程中應認真檢杳這些狀態指示燈的狀態。 
  2)顯示器顯示報警.顯示器顯示報警是指可以通過CNC顯示器顯示出報警號和報警信息的報警。由于數控系統一般都具有較強的自診斷功能,如果系統的診斷軟件以及顯示電路工作正常,一旦系統出現故障,可以在顯示器上以報警號及文本的形式顯示故障信息。數控系統能進行顯示的報警少則幾十種,多則上千種,它是故障診斷的重要信息。在顯示器顯示報警中,又可分爲NC的報警和PLC的報等兩類。前者爲數控生産廠家設置的故降顯示.它可對照系統的“維修手冊”,來確定可能産生該故障的原因。後者是由數控機床生産廠家設置的PLC報警信息文本,屬于機床側的故降顯示。它可對照機床生産廠家所提供的“機床維修手冊”中的有關內容.確定故障所産生的原因。 
  ⑵無報警顯示的故障這類故障發生時.機床與系統均無報警顯示,其分析診斷難度通常較大.需要通過仔細、認真的分析判斷才能予以確認。特別是對于一些早期的數控系統,由于系統本身的診斷功能不強,或無PLC報警信息文本,出現無報警顯示的故障情祝則更多. 
  對于無報警顯示故障,通常要具體情況具體分析,根據故障發生前後的變化.進行分析判斷,原理分析法與PLC程序分析法是解決無報警顯示故障的主要方法. 
   
  4.按故障産生的原因分類 
  ⑴數控機床自身故障這類故障的發生是由于數控機床自身的原因所引起的,與外部使用環境條件無關.數控機床所發生的極大多數故障均屬此類故障。  
    ⑵數控機床外部故障這類故障是由于外部原因所造成的。供電電壓過低、過高,波動過大:電源相序不正確或三相輸入電壓的不平衡;環境溫度過高:有害氣體、潮氣、粉塵授入:外來振動和幹擾等都是引起故障的原因。 
  此外,人爲因素也是造成數控機床故障的外部原因之一,據有關資料統計,首次使用數控機床或由不熟練工人來操作數控機床,在使用的第一年,操作不當所造成的外部故障要占機床總故障的三分之一以上。 
  除上述常見故障分類方法外,還有其他多種不同的分類方法。如:按故障發生時有無破壞性.可分爲破壞性故障和非破壞性故障兩種.按故障發生與需要維修的具體功能部位.可分爲數控裝置故障,進給
伺服系統故障,主軸驅動系統故障,白動換刀系統故障等等,這一分類方法在維修時常用. 
   
二、故障分析的基本方法 
  故障分析是進行數控機床維修的第一步,通過故障分析,一方面可以迅速查明故障原因排除故障:同時也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。一般來說,數控機床的故障分析主要方法有以下幾種, 
  ⑴常規分析法常規分析法是對數控機床的機、電、液等部分進行的常規檢查,以此來判斷故障發生原因的一種方法。在數控機床上常規分析法通常包括以下內容: 
  1)檢查電源的規格(包括電壓、頻率、相序、容量等)是否符合要求 
  2)檢查CNC伺服驅動、主軸驅動、電動機、輸入/輸出信號的連接是否正確、可靠 
  3)檢查CNC伺服驅動等裝置內的印刷電路板是否安裝牢固,接插部位是否有松動 
  4)檢查CNC伺服驅動,主軸驅動等部分的設定端、電位器的設定、調整是否正確 
  5)檢查液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求 
  6)檢查電器元件、機械部件是否有明顯的損壞,等等 
  ⑵動作分析法動作分析法是通過觀察、監視機床實際動作,判定動作不良部位並由此來追溯故障根源的一種方法。 
  一般來說,數控機床采用液壓、氣動控制的部位如:自動換刀裝置、交換工作台裝置、
夾具與傳輸裝置等均可以通過動作診斷來判定故障原因。 
  ⑶狀態分析法狀態分析法是通過監測執行元件的工作狀態,判定故障原因的一種方法,這一方法在數控機床維修過程中使用最廣。 
  在現代數控系統中伺服進給系統、主軸驅動系統、電源模塊等部件的主要參數都可以進行動態、靜態檢測,這些參數包括:輸入/輸出電壓,輸入/輸出電流,給定/實際轉速、位置實際的負載的晴況等。此外,數控系統全部輸入/輸出信號包括內部繼電器、定時器等的狀態,亦可以通過數控系統的診斷參數予以檢查通過狀態分析法,可以在無儀器、設備的情況下根據系統的內部狀態迅速找到故障的原因,在數控機床維修過程中使用最廣,維修人員必須熟練掌握。 
  ⑷操作、編程分析法操作、編程分析法是通過某些特殊的操作或編制專門的測試程序段,確認故障原因的一種方法。如通過手動單步執行自動換刀、自動交換工作台動作,執行單一功能的加工指令等方法進行動作與功能的檢測。通過這種方法,可以具體判定故障發生的原因與部件,檢查程序編制的正確性。 
  ⑸系統自診斷法數控系統的自診斷是利用系統內部自診斷程序或專用的診斷軟件,對系統內部的關鍵硬件以及系統的控制軟件進行自我診斷、測試的診斷方法。它主要包括開機自診斷、在線監控與脫機測試這一個方面內容(詳見下述) 
   
三、CNC的故障自診斷 
  1.開機自診斷 
  所謂開機自診斷是指數控系統通電時,由系統內部診斷程序自動執行的診斷,它類似于計算機的開機診斷。 
  開機自診斷可以對系統中的關鍵硬件,如:CPU、存儲器、I/O單元、CRT/MDI單元,紙帶閱讀機、軟驅等裝置進行自動檢查;確定指定設備的安裝、連接狀態與性能:部分系統還能對某些重要的芯片,如:PAM、ROM、專用LSI等進行診斷。數控系統的自診斷在開機時進行,只有當全部項日都被確認無誤後,才能進入正常運行狀態。 
  診斷的時間決定十數控系統一般只需數秒鍾,但有的需要幾分鍾。開機自診斷一般按規定的步驟進行,以FANUC公司的FANUCII系統爲例診斷程序的執行過程中,系統主板上的七段顯示按9→8→7→6→5→4→3→2→1的順序變化,相應的檢查內容爲: 
  9―對CPU進行複位,開始執行診斷指令: 
  8―進行ROM測試,表示ROM檢查出錯時,顯示器變爲b; 
  7―對RAM清零,系統對RAM中的內容進行清除,爲正常運行作好准備; 
  6一對BAC(總線隨機控制)芯片進行初始化。此時,若顯示變爲A,說明主板與CRT之間的傳輸出了差錯;變爲C,表示連接錯誤:變爲F,表示I/O板或連接電纜不良:變爲H,表示所用的連接單元識別號不對;顯示小寫字母c表示光纜傳輸出錯;顯示J,表示PLC或接口轉換電路不良等等。 
  5―對MDI單元進行檢查 
  4―對CRT單元進行初始化 
  3―顯示CRT的初始畫面,如:軟件版本號、系列號等。此時若顯示變成L,表明PLC的控制軟件存在問題:變爲O,則表示系統未能通過初始化,控制軟件存在問題: 
  2―表示已完成系統的初始化工作; 
  1―表示系統已可以正常運轉此時若顯示變爲E表示系統的主板或ROM板,或CNC控制軟件有故障。 
  在一般清況下CRT初始化完成後,若其他部分存在故障,CRT即可以顯示出報警信息。 
   
  2.在線監控 
  在線監控可以分爲CNC內部程序監控與通過外部設備監控兩種形式CNC內部程序監控是通過系統內部程序,對各部分狀態進行自動診斷、檢查和監視的種方法。在線監控範圍包括CNC本身以及與CNC相連的伺服單元、伺服電動機、主軸伺服單元、主軸電動機、外部設備等。在線監控在系統工作過程中始終生效。 
  數控系統內部程序監控包括接口信號顯示、內部狀態顯示和故障顯示三方面。 
  ⑴接口信號顯示它可以顯示CNC和PLC、CNC和機床之間的全部接口信號的現行狀態。 
  指不數字輸入/輸出信號的通斷清祝,幫助分析故障。維修時必須了解CNC和PLC、CNC和機床之間各信號所代表的意義,以及信號産生撤消應具備的各種條件才能進行相應檢查。數控系統生産廠家所提供的“功能說明書’、“連接說明書”以及機床生産廠家提供的“機床電氣原理圖”是進行以上狀態檢查的技術指南。 
  ⑵內部狀態顯示一般來說利用內部狀態顯不功能,可以顯示以下幾方面的內容: 
  1)造成循環指令(加工程序)不執行的外部原因。如:CNC系統是否處于“到位檢查”中:是否處于“機床鎖住”狀態:是否處于“等待速度到達”信號接通:在主軸每轉進給編程時是否等待“位置
編碼器”的測量信號;在螺紋切削時,是否處于等待‘主軸I轉信號”進給速度倍率是否設定爲0%,等等。 
  2)複位狀態顯示,指示系統是否處于“急停”狀態或是“外部複位”信號接通狀態。 
  3)TH報警狀態顯示。它可以顯示出報警時的紙帶錯誤孔的位置。 
  4)存儲器內容以及磁泡存儲器異常狀態的顯示。 
  5)位置跟隨誤差的顯示。 
  6)伺服駱動部分的控制信息顯示 
  7)編碼器、光柵等位置測量元件的輸入脈沖顯示等等 
  ⑶故障信息顯示在數控系統中,故障信息一般以“報警顯示”的形式在CRT進行顯示。報警顯示的內容根據數控系統的不同有所區別。這些信息大都以“報警號”,加文本的形式出現,具體內容以及排除方法在數控系統生産廠家提供的“維修說明書”上可以查閱。 
  通過外部設備監控是指采用計算機、PLC編程器等設備,對數控機床的各部分狀態進行自動診斷、檢查和監視的一種方法。如:通過計算機、PLC編程器對PLC程序以梯形圖、功能圖的形式進行動態檢測,它可以在機床生産廠家未提供PLC程序時,進行PLC程序的閱動態波形顯示等內容,通常也需要借助必要的在線監控設備進行。 
  隨著計算機網絡技術的發展,作爲外部設備在線監控的一種,通過網絡聯接進行的遠程診斷技術正在進一步普及、完善。通過網絡,數控系統生産廠家可以直接對其生産的産品在現場的工作情況進行檢測、監控,及時解決系統中所出現的問題,爲現場維修人員提供指導和幫助。 
   
  3.脫機測試 
  脫機測試亦稱“離線診斷”,它是將數控系統與機床脫離後,對數控系統本身進行的測試與檢查。通過脫機測試可以對系統的故障作進一步的定位,力求把故障範圍縮到最小。如:通過對印制線路板的脫機測試,可以將故障範圍定位到印制電路板的某部分甚至某個芯片或器件,這對印制電路板的修複是I分必要的。數控系統的脫機測試需要專用診斷軟件或專用測試裝置,因此,它只能在數控系統的生産廠家或專門的維修部門進行。 
  隨著計算機技術的發展,現代CNC的離線診斷軟件正在逐步與CNC控制軟件一體化有的系統已將“專家系統”引入故障診斷中。通過這樣的軟件,操作者只要在CRT/MDI上作一些簡單的會話操作,即可診斷出CNC系統或機床的故障。 

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