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1、湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))說明書摘 要摘要：當(dāng)前，制造業(yè)極速發(fā)展，高度發(fā)展的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家綜合經(jīng)濟(jì)和科技水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化緊密結(jié)合的典范，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，涉及機(jī)、電、液、氣、電子、光等技術(shù)。如今，中國已成為制造業(yè)大國。我們要從制造業(yè)大國走向制造業(yè)強(qiáng)國，必須大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為主的先進(jìn)技術(shù)，提高計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)水平。故障診斷技術(shù)已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷史,但作為一門綜合性新學(xué)科故障診斷學(xué),還是近些年發(fā)展起來的。從不同的角度出發(fā),設(shè)備故障診斷的理論和方法很多,其中故障診斷專家系統(tǒng)方法是近年來故障診斷領(lǐng)域最顯著的成就之一,其內(nèi)
2、容包括診斷知識(shí)的表達(dá)、診斷推理方法、不確定性推理及診斷知識(shí)的獲取等。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 故障 ABS目 錄摘 要 1目 錄 2一、引言3一、數(shù)控機(jī)床故障的診斷研究意義所在4二、現(xiàn)代故障診斷技術(shù)概述5 2.1故障診斷主要內(nèi)容 5 2.2控機(jī)床故障診斷常用的方法5 2.3數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢5三、數(shù)控機(jī)床故障的診斷展望6四、數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析及排除方法7 4.1常見故障分析7 4.2故障排除方法7五、ABS故障診斷儀器、工具、步驟10六、數(shù)控機(jī)床故障排除的一般方法與實(shí)例12六、結(jié)束語 15參考文獻(xiàn) 16致 謝17引言在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中,如果某臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備因故障而不能繼續(xù)運(yùn)行,往往會(huì)涉及全廠生
3、產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行,而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.因此,對于連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng),例如電力系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)組,冶金過程及化工過程的關(guān)鍵設(shè)備等,故障診斷具有極為重要的意義.對于某些關(guān)鍵機(jī)床設(shè)備,因故障存在而導(dǎo)致加工質(zhì)量降低,使整個(gè)機(jī)器品質(zhì)不能保證,這是故障診斷技術(shù)也不容忽視.故障診斷的基礎(chǔ)是建立在能量耗散原理上的,.所有設(shè)備的作用都是能量轉(zhuǎn)換與傳遞,設(shè)備狀態(tài)愈好,轉(zhuǎn)換與傳遞過程中的附加能量損耗愈小.例如機(jī)械設(shè)備,其傳遞的能量是以力,速度倆個(gè)主要物理參數(shù)來表現(xiàn),隨著設(shè)備劣化程度加大,附加能量損耗也增大.因此,監(jiān)測附加能量損耗的變化,可以了解設(shè)備劣化程度.一、數(shù)控機(jī)床故障的診斷研究意義所在故障診斷始于機(jī)械設(shè)備故障診斷
4、,主要指制造設(shè)備和制造過程的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。制造設(shè)備主要指加工機(jī)床、夾具、量具和刀具;制造過程指制造工藝過程、工藝參數(shù)。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷包含兩方面內(nèi)容:一是對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測;二是在發(fā)現(xiàn)異常情況后對設(shè)備的故障進(jìn)行分析、診斷。故障的診斷能充實(shí)發(fā)揮出生產(chǎn)效率高、加工精度好和質(zhì)量不變的優(yōu)越性,有效地提高電控元器件的使用生存的年限,延伸機(jī)械零器件的磨損周期,避免產(chǎn)生或者及時(shí)消除變亂隱患,使機(jī)床連結(jié)杰出的運(yùn)行狀況。 我國在故障診斷技術(shù)方面起步較晚,1979年才初步接觸設(shè)備診斷技術(shù),近年來得到迅速發(fā)展。目前國內(nèi)對裝備的故障診斷技術(shù),尤其是板級故障診斷技術(shù)的研究有了較大的進(jìn)展。經(jīng)
5、過二十多年的研究與發(fā)展,我國的故障診斷技術(shù)己廣泛應(yīng)用于軍工、化工、工業(yè)制造等領(lǐng)域,如數(shù)控機(jī)床、汽車、發(fā)電、船舶、飛機(jī)、衛(wèi)星、核反應(yīng)堆等。可用于機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的信號有振動(dòng)診斷、油樣分析、溫度監(jiān)測和無損檢測探傷為主，其他技術(shù)或方法為輔的局面。這其中又以振動(dòng)診斷涉及的領(lǐng)域最廣、理論基礎(chǔ)最為雄厚、研究得最為充分。目前，在振動(dòng)信號的分析處理方面，除了經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)分析、時(shí)頻域分析、時(shí)序模型分析、參數(shù)辨識(shí)外，近來又發(fā)展了頻率細(xì)化技術(shù)、倒頻譜分析、共振解調(diào)分析、三維全息譜分析、軸心軌跡分析以及基于非平穩(wěn)信號假設(shè)的短時(shí)傅里葉變換、Winger分布和小波變換等。而當(dāng)代人工智能的研究成果為機(jī)械故障診斷注入了新
6、的活力，故障診斷的專家系統(tǒng)不僅在理論上得到了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，且己有成功的應(yīng)用實(shí)例，作為人工智能的一個(gè)重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究己成為機(jī)械故障診斷領(lǐng)域的一個(gè)最新研究熱點(diǎn)。二、現(xiàn)代故障診斷技術(shù)概述1.故障診斷主要內(nèi)容 故障診斷的實(shí)質(zhì)是在診斷對象出現(xiàn)故障的前提下,通過來自外界或系統(tǒng)本身的信息輸入,經(jīng)過處理,判斷出故障種類,定為故障部位(元部件),進(jìn)而估計(jì)出故障可能時(shí)間、嚴(yán)重程度、故障原因等,甚至還可以提供評價(jià)、決策以及進(jìn)行維修的建議。 現(xiàn)代故障診斷的主要內(nèi)容應(yīng)包括實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù),故障分析(診斷)技術(shù)和故障修復(fù)方法三個(gè)部分。從信息獲取到故障定位,再到故障的排除,作為單獨(dú)的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的同時(shí),又作為故障診斷
7、的技術(shù)共同協(xié)調(diào)發(fā)展。 2.數(shù)控機(jī)床故障診斷常用的方法. (1)直觀法。就是利用人的感官注意發(fā)生故障時(shí)（或故障發(fā)生后）的各種外部現(xiàn)象并判斷故障的可能部分。這是處理數(shù)控系列故障首要的切入點(diǎn)，往往也是最直接的，最行之有效的方法，對于一般情況下的“簡單”故障通過這種直接的觀察，就能解決問題。在故障現(xiàn)場，通過觀察故障時(shí)（或故障發(fā)生后）是否有異響，火花亮光是否變化。來自何方，何處有焦糊味，何處異常發(fā)熱，何處異常震動(dòng)。就能判斷故障的主要部分，然后進(jìn)一步觀察可能發(fā)生故障的元件表面狀況，例如是否燒焦，煙熏，斷裂，進(jìn)一步縮小范圍。這是一種最基本，最簡單，最常用的方法。該方法既適用于有故障報(bào)警顯示的較為先進(jìn)的系統(tǒng)，
8、也適用于無故障報(bào)警顯示的早期系統(tǒng)。該法雖然簡單，但要求維修人員要有一定經(jīng)驗(yàn)。在檢修過程中，養(yǎng)成細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)工作態(tài)度。善于發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。往往是一絲異常，便是癥結(jié)所在。(2)CNC系統(tǒng)的自診斷功能。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，成為衡量數(shù)控統(tǒng)性能的重要指標(biāo),數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況,立即在CRT上顯示報(bào)警信息,或通過發(fā)光二極管指示故障的原因、故障模塊,這是CNC機(jī)床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。 (3)功能程序測試法。功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)編程的方法,編制成一個(gè)功能測試程序,送入數(shù)控系統(tǒng),然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)測試
9、程序,借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性,進(jìn)而判斷出故障發(fā)生可能的部位和故障原因。(4)互換法。在數(shù)控系統(tǒng)中常有型號完全相同的電路板、模塊、集成電路和其他零部件?；Q法在數(shù)控機(jī)床維修中是常用的方法，我們可以將相同部件互相交換，觀察故障轉(zhuǎn)移情況，以快速確定故障部位。 (5)原理分析法。根據(jù)CNC組成原理,從系統(tǒng)各部件的工作原理著手進(jìn)行分析和判斷,從邏輯關(guān)系上分析電路故障疑點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù),從而確定故障部位的方法。這種方法對維修人員要求很高,必須熟悉整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)部件的工作原理,才能對故障部位進(jìn)行定位。 （6）隔離法。在維修過程中，有些故障是關(guān)系到一個(gè)很長的鏈，如果一個(gè)個(gè)部件排除，既費(fèi)
10、時(shí)，又繁瑣。如果以某一部件為界，隔離一部分后再進(jìn)行排除，有時(shí)起到事半功倍的效果。(7)PLC程序法。根據(jù)PLC報(bào)警信息,查閱有關(guān)PLC程序,對照報(bào)警點(diǎn)相應(yīng)的模塊程序,比較相關(guān)I/O元件的邏輯狀態(tài),判斷故障。 數(shù)控機(jī)床的故障診斷的方法還有參數(shù)檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫法、隔離法和開環(huán)檢測法等,這些方法各有特點(diǎn),維修時(shí)常同時(shí)采用幾種方法綜合運(yùn)用,分析并逐步縮小故障范圍,以達(dá)到排除故障的目的。3.數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢 (1)針對數(shù)控車床不完整信息和不精確信息的處理利用,更強(qiáng)調(diào)信息融合策略和處理技術(shù),知識(shí)的表示方法;(2)針對現(xiàn)代數(shù)控設(shè)備復(fù)雜化、集成化、自動(dòng)化程度的提高以及可持續(xù)工作
11、能力和可靠性要求的提高,更強(qiáng)調(diào)多智能技術(shù)的融合,系統(tǒng)級診斷技術(shù),混合智能診斷技術(shù)的研究;(3)針對專家系統(tǒng)知識(shí)獲取的瓶頸問題,更強(qiáng)調(diào)自適應(yīng)能力和自學(xué)習(xí)能力的研究,在線診斷技術(shù)、多傳感器技術(shù)的研究。(4) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及新興的虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，故障診斷裝置和儀器己經(jīng)由最初的模擬式監(jiān)測儀表發(fā)展到現(xiàn)在的基于計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測一與故障診斷系統(tǒng)和基于微機(jī)的便攜式監(jiān)測分析系統(tǒng)。這類系統(tǒng)一般具有強(qiáng)大的信號分析與數(shù)據(jù)管理功能，能全面記錄反映機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)變化的各種信息，實(shí)現(xiàn)故障的精確診斷。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程分布式監(jiān)測診斷系統(tǒng)成為目前的一個(gè)研究開發(fā)熱點(diǎn)三、數(shù)控機(jī)床故障的診斷展望數(shù)控機(jī)床的
12、故障診斷一直是困擾操作、維修人員的難題。由于數(shù)控機(jī)床的安全性和工作可靠性對于生產(chǎn)單位的效益直接產(chǎn)生很大的影響,專家系統(tǒng)在故障診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了基于人類專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的設(shè)備與系統(tǒng)故障診斷技術(shù)。 CNC機(jī)床作為一個(gè)復(fù)雜多變的非線性系統(tǒng),充分考慮自然情況的變化以及人為誤操作,如何結(jié)合模糊技術(shù)以及人工智能方面的優(yōu)點(diǎn),總結(jié)出更加智能的故障診斷方法,將是以后需要努力的方向。 隨著設(shè)備自動(dòng)化的進(jìn)一步提高,其故障診斷也變得更加的復(fù)雜,特別是對于工程機(jī)械來說,要解決作業(yè)過程中的所有故障是十分困難的。鑒于此情況,在技術(shù)實(shí)力雄厚的科研院所建立遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng),通過Internet與工程機(jī)械操作現(xiàn)場連接,建立一個(gè)
13、實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng),及時(shí)地發(fā)現(xiàn)作業(yè)過程的故障,迅速地進(jìn)行診斷。在本地的故障診斷系統(tǒng)無法解決時(shí),利用Internet訪問遠(yuǎn)程故障診斷中心,通過技術(shù)實(shí)力雄厚的科研院所來解決這些故障,及時(shí)地恢復(fù)生產(chǎn),也有效地實(shí)現(xiàn)了技術(shù)資源共享,因此基于Internet的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。四、數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析及排除方法1、常見故障分析 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成、故障部位及故障現(xiàn)象、工作原理和特點(diǎn)，結(jié)合我們在維修中的經(jīng)驗(yàn)，將常見的故障部位及故障現(xiàn)象分析如下： (1) 位置環(huán) 這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并于位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所
14、以容易發(fā)生故障。常見的故障有： •位控環(huán)報(bào)警，可能是測量回路開路；測量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。 •不發(fā)指令就運(yùn)動(dòng)，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障；測量元件損壞。 •測量元件故障，一般表現(xiàn)為無反饋值；機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn)；高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警可能的原因是光柵測量元件內(nèi)燈泡壞了，光柵或讀頭臟了或是光柵損壞。 (2) 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián) 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電源電網(wǎng)、機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，而且在工作中一直處于頻繁的啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)，因而這也是故障較多的部分。 主要故障有： •系統(tǒng)損壞一般由于網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)太大，或電壓沖擊造成。我國大部分地區(qū)電網(wǎng)質(zhì)量不好，會(huì)給機(jī)床
15、帶來電壓超限，尤其是瞬間超限，如無專門的電壓監(jiān)控儀，則很難測到，在查找故障原因時(shí)，要加以注意，還有一些是由于特殊原因造成的損壞，如華北某廠由于雷擊中工廠變電站并竄入電網(wǎng)而造成多臺(tái)機(jī)床伺服系統(tǒng)損壞。 •無控制指令，而電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種故障的原因是速度環(huán)開環(huán)或正反饋。如在東北某廠，引進(jìn)的西德WOTAN公司轉(zhuǎn)子銑床在調(diào)試中，機(jī)床X軸在無指令的情況下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)分析我們認(rèn)為是正反饋造成的。因?yàn)橄到y(tǒng)零點(diǎn)漂移，在正反饋情況下，就會(huì)迅速累加使電機(jī)在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，而我們按標(biāo)簽檢查線路后完全正確，機(jī)床廠技術(shù)人員認(rèn)為不可能接錯(cuò)，在充分分析與檢測后我們將反饋線反接，結(jié)果機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)正常。機(jī)床廠技術(shù)人員不得不承
16、認(rèn)德方工作失誤。 •還有一例子，我們在天津某廠培訓(xùn)講學(xué)時(shí)，應(yīng)廠方要求對他們廠一臺(tái)自進(jìn)廠后一直無法正常工作的精密磨床進(jìn)行維修，其故障是：一啟動(dòng)機(jī)床其電機(jī)就運(yùn)轉(zhuǎn)，而且越來越快，直到最高轉(zhuǎn)速，根據(jù)工作人員的講述，我們分析認(rèn)為是由于速度環(huán)開路，系統(tǒng)漂移無法抑制造成，經(jīng)檢查是速度反饋線接到了地線上造成的。 •加工時(shí)工件表面達(dá)不到要求，走圓弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺(tái)，或電機(jī)低速爬行或振動(dòng)，這類故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起，解決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。 •保險(xiǎn)燒斷或電機(jī)過熱，以至燒壞，這類故障可能的原因一般是機(jī)械負(fù)載過大或卡死。 (3
17、) 電源部分 電源部分是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個(gè)系統(tǒng)。一般在歐美發(fā)達(dá)國家，電力充足，電源質(zhì)量比較好，這類問題比較少，因而在設(shè)計(jì)上這方面的因素考慮的不是很多。在中國由于電力緊張，造成電源波動(dòng)較大，而且質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，還有一些人為的因素，如突然拉閘斷電等。 另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備電池或鋰電池來保持。因而，停機(jī)時(shí)間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行。 (4) 可編程序控制器邏輯接口 數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制如刀庫管理、液壓啟動(dòng)
18、等，主要由PLC來實(shí)現(xiàn)。要完成這些控制就必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息，如斷電器、伺服閥、指示燈等。因而，它與外界種類繁多的各種信號源和執(zhí)行元件相連接，變化頻繁，所以發(fā)生故障的可能性就比較多，而且故障類型亦千變?nèi)f化。 (5) 其他 由于環(huán)境條件，如干擾、溫度、濕度超過允許范圍，操作不當(dāng)，參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，亦可能造成停機(jī)或故障。有一工廠的數(shù)控設(shè)備，開機(jī)后不久便失去數(shù)控準(zhǔn)備好信號，系統(tǒng)無法工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)體溫度很高，原因是通氣過濾網(wǎng)已堵死，引起溫度傳感器動(dòng)作。更換濾網(wǎng)后，系統(tǒng)正常工作。 不按操作規(guī)程拔插線路板，或無靜電防護(hù)措施等，都可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。 一般在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維修中，必須
19、考慮對經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位給予報(bào)警。報(bào)警電路工作后，一方面在屏幕或操作面板上給出報(bào)警信息，另一方面發(fā)出保護(hù)性中斷指令，使系統(tǒng)停止工作，以便查清故障和進(jìn)行維修。 2、故障排除方法 前面我們介紹了故障診斷方法，下面從幾個(gè)方面介紹故障排除方法。 (1) 初始化復(fù)位法 一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，其系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意做好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進(jìn)行硬件診斷。 (2) 參數(shù)更改程序更正法 系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無
20、效。例如，在哈爾濱某廠轉(zhuǎn)子銑床上采用了測量循環(huán)系統(tǒng)，這一功能要求有一個(gè)背景存貯器，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)這一功能無法實(shí)現(xiàn)，檢查發(fā)現(xiàn)確定背景存貯器存在的數(shù)據(jù)沒有設(shè)定，經(jīng)設(shè)定后該功能正常。有時(shí)由于用戶程序錯(cuò)誤亦可造成故障停機(jī)，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯(cuò)誤，以確保其正常運(yùn)行。 (3) 最佳化調(diào)整法 調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計(jì)的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如在某軍工廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常，在山東某廠，其主軸在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)發(fā)生皮帶打滑，原因是由于其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動(dòng)裝置的斜升時(shí)間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。 最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與被拖動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳
21、匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺(tái)多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系，通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時(shí)間，來使伺服系統(tǒng)達(dá)到既有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，可采用一種經(jīng)驗(yàn)的辦法，即調(diào)節(jié)使電機(jī)起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。 (4) 備件替換法 用好的備件替換診斷出壞的線路板并做相應(yīng)的初始化啟動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板進(jìn)行修理或返修，這是目前最常用的排故辦法。 (5) 改善電源質(zhì)量法 目前我國的電源質(zhì)量較差，解決這一問題的辦法一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動(dòng)。對于高頻
22、干擾可以采用電容濾波法，通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。 (6) 維修信息跟蹤法 一些大的制造公司根據(jù)在實(shí)際工作中由于設(shè)計(jì)缺陷而造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。這些信息可以做為故障排除的依據(jù)，以正確徹底排除故障。 3、維修中應(yīng)注意的事項(xiàng) (1) 從整機(jī)上取出某塊線路板時(shí)，應(yīng)注意記錄其相應(yīng)的位置、連接的電纜號。對于固定安裝的線路板，還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作下記錄，拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專門的盒內(nèi)，以免丟失。裝配后，盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上，否則裝配會(huì)不完整。 (2) 電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)?/p>
23、修整，以適應(yīng)集成電路的焊接，并避免焊接時(shí)碰傷別的元器件。 (3) 測量線路間的阻值時(shí)，應(yīng)斷電源。測阻值時(shí)應(yīng)紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。 (4) 線路板上大多刷有阻焊膜，因此測量時(shí)應(yīng)找到相應(yīng)的焊點(diǎn)作為測試點(diǎn)，不要鏟除阻焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點(diǎn)處用刀片刮開絕緣層。 (5) 不應(yīng)隨意切斷印刷線路，有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn)，習(xí)慣斷線檢查，但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細(xì)而密，一旦切斷不易焊接，且切線時(shí)易切斷相鄰的線，再則有的點(diǎn)，在切斷某一根線時(shí)，并不能使其和線路脫離，需要同時(shí)切斷幾根線才行。 (6) 不應(yīng)隨意拆換元器件，有的維修人
24、員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺哪一個(gè)元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率高，拆下的元件人為損壞率也較高。 (7) 拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時(shí)間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤。 (8) 更換新的器件，其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚?，焊接中不?yīng)使用酸性焊油。 (9) 記錄線路上的開關(guān)、跳線位置，不能夠隨意改變。兩極以上的對照檢查或互換元器件，應(yīng)注意標(biāo)記各板上的元件，以免錯(cuò)亂，致使好板亦不能工作。 (10) 查清線路板的電源配置及種類，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當(dāng)絕緣，操作時(shí)應(yīng)特別注意。4、數(shù)控機(jī)床故障的
25、實(shí)用診斷方法（1）診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表可測電阻、交、直流電壓、電流。 相序表可檢測直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表可測量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表可不斷線檢測電流。測振儀是振動(dòng)檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀可檢測電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測試筆可測量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測試儀用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測和篩選。工具彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。 （2）診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機(jī)床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表，PLC程序，編程手冊，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說明書等。
26、數(shù)控機(jī)床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機(jī)床實(shí)物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機(jī)床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。 （3）故障處理。故障軟故障由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障由數(shù)控機(jī)床（控制、檢測、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置）的硬件失效引起。 故障處理對策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場。從機(jī)床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動(dòng)裝置報(bào)警燈等方面進(jìn)行檢查?？砂聪到y(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報(bào)警是否消失。如消失，說明是隨機(jī)性故障或是由操作錯(cuò)誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進(jìn)行綜合分析、判斷，必要時(shí)進(jìn)行一些檢測或試驗(yàn)，達(dá)到確診故障的目的。五、A
27、BS故障診斷儀器和工具 在多數(shù)防抱死控制系統(tǒng)中，可以通過跨接診斷插座中相應(yīng)的端子，根據(jù)防抱死警示燈(或電子控制裝置的發(fā)光二極管)的閃爍情況讀取故障代碼。所以，在故障代碼讀取時(shí)，往往需要合適的跨接線，跨接線是兩端帶有插接端子的一段導(dǎo)線，也有的跨接線在中間設(shè)有保險(xiǎn)管。故障代碼只是代表故障情況的系列數(shù)碼，要確切地了解故障情況，還須根據(jù)維修手冊查對故障代碼所代表的故障情況。另外，要正確地對系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的排除，也需要利用維修手冊作參考，因此，維修手冊是故障診斷和維修過程中最為重要的工具。對防抱死控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查時(shí)，萬用表是基本的測試工具，由于指針式萬用表能夠反應(yīng)電參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，所以更適合于防抱死控
28、制系統(tǒng)的電路檢查。另外，也可以使用一些更為專用的電參數(shù)測試儀器(如多蹤示波器等)，可更為方便，更為深入地對系統(tǒng)進(jìn)行檢查。在大部分汽車上，防抱死控制系統(tǒng)電子控制裝置的線束插頭都不好接近，不少插頭中端子又沒有標(biāo)號，使確定所要測試的端子變得較為困難。特別是當(dāng)向一些特定的端子加入電壓時(shí)，如果電壓加人有誤，可能會(huì)損壞系統(tǒng)中的一些電氣元件。另外，如果直接從線束插頭的端子上對系統(tǒng)進(jìn)行測試，不僅影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，可能還會(huì)使端子發(fā)生變形或損壞，為此，可以使用接線端子盒。由于各種防抱死控制系統(tǒng)線束插頭中的端子數(shù)、端號排列、插頭形式不盡相同，因此，所用的接線端子盒也就不同。對防抱死控制系統(tǒng)進(jìn)行電路測試時(shí)，先將系
29、統(tǒng)的線束插頭從電子控制裝置上卸下，再將接線端子盒的線束插頭與系統(tǒng)線束插頭插接，這樣，接線端子盒上的端子標(biāo)號就與系統(tǒng)線束端子編號相對應(yīng)。通過對接線端子盒上端子的測試，就相當(dāng)于對系統(tǒng)線束插頭中相應(yīng)端子進(jìn)行測試。在對防抱死控制系統(tǒng)的液壓裝置進(jìn)行檢查時(shí)，有時(shí)需要使用壓力表。 對防抱死控制系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷時(shí)，也可以借助各種診斷測試儀器，有些系統(tǒng)甚至只有使用專用診斷測試儀器才能進(jìn)行故障診斷。專用診斷測試儀器可以分為兩大類，其中一類可以替代系統(tǒng)的電子控制裝置，對系統(tǒng)工作情況進(jìn)行檢查和模擬。這類儀器有波許ABS診斷測試器和豐田ABS診斷測試器。另一類診斷測試器則需要借助系統(tǒng)的電子控制裝置。通過與系統(tǒng)的電子控制
30、裝置進(jìn)行雙向通訊，既能讀取系統(tǒng)電子控制裝置所存儲(chǔ)記憶的故障代碼，并將故障代碼轉(zhuǎn)換為故障情況后顯示，部分地替代了維修手冊的作用，又可向系統(tǒng)電子控制裝置傳輸控制指令，對系統(tǒng)進(jìn)行工作模擬。二、故障診斷與排除的一般步驟當(dāng)防抱死控制系統(tǒng)警示燈持續(xù)點(diǎn)亮?xí)r，或感覺防抱死控制系統(tǒng)工作不正常時(shí)，應(yīng)及時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的排除。在故障診斷的排除時(shí)應(yīng)該按照一定的步驟進(jìn)行，才能取得良好的效果。故障診斷與排除的一般步驟如下：(1)確認(rèn)故障情況和故障癥狀；(2)對系統(tǒng)進(jìn)行直觀檢查，檢查是否有制動(dòng)液泄漏、導(dǎo)線破損、插頭松脫、制動(dòng)液液面過低等現(xiàn)象；(3)讀解故障代碼，既可以用解碼器直接讀解，也可以通過警示燈讀取。讀取故障代碼
31、后，再根據(jù)維修手冊查找故障代碼所代表的故障情況；(4)根據(jù)讀解的故障情況，利用必要的工具和儀器對故障部位進(jìn)行深入檢查，確診故障部位和故障原因；(5)排除故障；(6)清除故障代碼；(7)檢查警示燈是否仍然持續(xù)點(diǎn)亮，如果警示燈仍然持續(xù)點(diǎn)亮，可能是系統(tǒng)中仍有故障存在，也有可能是故障已經(jīng)排除，而故障代碼未被清除；(8)警示燈不再持續(xù)點(diǎn)亮后，進(jìn)行路試，確認(rèn)系統(tǒng)是否恢復(fù)正常工作。防抱死控制系統(tǒng)的故障大多是由于系統(tǒng)內(nèi)的接線插頭松脫或接觸不良、導(dǎo)線斷路或短路、電磁閥線圈斷路或短路、電動(dòng)泵電路斷路或短路、車輪轉(zhuǎn)速傳感器電磁線圈斷路或短路、繼電器內(nèi)部斷路或短路，以及制動(dòng)開關(guān)、液位開關(guān)和壓力開關(guān)等不能正常工作引起的
32、，另外，蓄電池電壓過低、車輪轉(zhuǎn)速傳感器與齒圈之間的間隙過大或受到泥污沾染、儲(chǔ)液室液位過低等也會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。 六、數(shù)控機(jī)床故障排除的一般方法與實(shí)例數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化機(jī)床，他綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)，精密測量和精密機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門新興的工業(yè)控制技術(shù)。由于其經(jīng)濟(jì)性能好，生產(chǎn)效益高，在生產(chǎn)上處于越來越重要的地位。為了提高機(jī)床的使用率，提高系統(tǒng)的有效度，結(jié)合工作實(shí)際淺談一下數(shù)控系統(tǒng)故障處置和維修的一般方法。以提高數(shù)控機(jī)床的維修技術(shù)。 一、直觀法 維修人員通過故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，認(rèn)真察看系統(tǒng)的各個(gè)部分，將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊
33、印刷線板。例 1 :數(shù)控機(jī)床加工過程中，突然出現(xiàn)停機(jī)。打開數(shù)控柜檢查發(fā)現(xiàn)Y軸電機(jī)主電保險(xiǎn)管燒壞，經(jīng)仔細(xì)觀察，檢查與Y軸有關(guān)的部件，最后發(fā)現(xiàn)Y軸電機(jī)動(dòng)力線外皮被硬物劃傷，損傷處碰到機(jī)床外殼上，造成短燒斷保險(xiǎn)，更換Y軸電機(jī)動(dòng)力線后，故障消除，機(jī)床恢復(fù)正常。 二、自診斷功能法 數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機(jī)后，都要運(yùn)行開機(jī)自診斷程序，對系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果在CRT上顯示出來。運(yùn)行自診斷運(yùn)行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。 例 2 :
34、AX15Z數(shù)控車床，配置FANUC1 0TE?F系統(tǒng)，故障顯示 : FS10TE 1399B ROM TEST：END RAM TEST： CRT的顯示表明ROM測試通過，RAM測試未能通過。RAM測試未能通過，不一定是RAM故障，可能是RAM中參數(shù)丟失或電池接觸不良一起的參數(shù)丟失，經(jīng)檢查故障原因是由于更換電池后電池接觸不良，所以一開機(jī)就出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。 三、功能程序測試法 功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)編程的方法，編制成一個(gè)功能測試程序，送入數(shù)控系統(tǒng)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)測試程序，借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因。
35、例 3 :采用FANUC 6M系統(tǒng)的一臺(tái)數(shù)控銑床，在對工件進(jìn)行曲線加工時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，用自編的功能測試程序，機(jī)床能順利運(yùn)行完成各種預(yù)定動(dòng)作，說明機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)工作正常，于是對所用曲線加工程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在編程時(shí)采用了G61指令，即每加工一段就要進(jìn)行 1次到未停止檢查，從而使機(jī)床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將G61指令改用G64(連續(xù)切削方式 )指令代替之后，爬行現(xiàn)象就消除了 四、交換法 所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線板、模板、集成電芯片或元件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線板或芯片一級。 例 4:TH63 50加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)抬起后旋轉(zhuǎn)不止，且無減速，無任何報(bào)警信
36、號出現(xiàn)。對這種故障，可能是由于旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)的簡易位控器故障造成的，為進(jìn)一步證實(shí)故障部位，考慮到該加工中心的刀庫的簡易位控器與轉(zhuǎn)臺(tái)的基本一樣。于是采用交換法進(jìn)行檢查，交換刀庫與轉(zhuǎn)臺(tái)的位控器后，并按轉(zhuǎn)臺(tái)位控器的設(shè)定對刀庫位控器進(jìn)行了重新設(shè)定，交換后，刀庫則出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不止，而轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行正常，證實(shí)了故障確實(shí)出在轉(zhuǎn)臺(tái)的位控器上。 五、原理分析法 根據(jù)CNC組成原理，從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)，從系統(tǒng)各部件的工作原理著手進(jìn)行分析和判斷，確定故障部位的維修方法。這種方法的運(yùn)用，要求維修人員對整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才可能對故障部位進(jìn)行定位。 例 5:PNE71 0數(shù)控車床出現(xiàn)
37、Y軸進(jìn)給失控，無論是點(diǎn)動(dòng)或是程序進(jìn)給，導(dǎo)軌一旦移動(dòng)起來就不能停下來，直到按下緊急停止為止。 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)位置控制的基本原理，可以確定故障出在X軸的位置環(huán)上，并很可能是位置反饋信號丟失，這樣，一旦數(shù)控裝置給出進(jìn)給量的指令位置，反饋的實(shí)際位置始終為零，位置誤差始終不能消除，導(dǎo)致機(jī)床進(jìn)給的失控，拆下位置測量裝置脈沖編碼器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)編碼器里燈絲已斷，導(dǎo)致無反饋輸入信號，更換Y軸編碼器后，故障排除。六、參數(shù)檢查法 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)核對系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)的變化會(huì)直接影響到機(jī)床的性能，甚至使機(jī)床不能正常工作，出現(xiàn)故障，參數(shù)通常存放在磁泡存儲(chǔ)器或由電池保持的CMOSRAM中，一旦外界干擾或電池電壓
38、不足，會(huì)使系統(tǒng)參數(shù)丟失或發(fā)生變化而引起混亂現(xiàn)象，通過核對，修正參數(shù)，就能排除故障。 例 6:G1 8CP4數(shù)控磨床，數(shù)控系統(tǒng)是FANUC1 1M系統(tǒng)，故障現(xiàn)象使機(jī)床不能工作，CRT顯示器無任何報(bào)警信息。 檢查機(jī)床各部分，發(fā)現(xiàn)CNC裝置及CNC與各接口的連接單元都是好的，最后分析是由于外部干擾引起磁泡存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)混亂而造成的，因此，對磁泡存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行了全部清除，重新按手冊送入數(shù)控系統(tǒng)各種參數(shù)后，數(shù)控機(jī)床即恢復(fù)正常。除了上面介紹的幾種檢查方法外，還有測量比較法、敲擊法、局部升溫法，電壓拉編法及開環(huán)檢測法等，這些方法各有特點(diǎn)，維修時(shí)應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象，常常同時(shí)采用幾種方法，靈活運(yùn)用，對故障進(jìn)行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達(dá)到排除故障的目的。 參考文獻(xiàn)1 張建鋼等主編，數(shù)控技術(shù)，武漢華中科技大學(xué)出版社，2000年版2 劉躍南主編,機(jī)床計(jì)算機(jī)數(shù)控及其應(yīng)用，北京機(jī)械工業(yè)出版社，1997年版3 李誠人等編著，現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng)，西安西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999年版4 張新義主編，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京機(jī)械工業(yè)出版社，1994年版5 李善術(shù)主編，數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2000年版致 謝 - 17 -
2017畢業(yè)論文-數(shù)控機(jī)床故障的診斷研究.doc
