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

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。