数控机床位置检测系统的维护及典型故障

数控机床位置检测系统的维护及典型故障

张立 胡军

泰州市产品质量监督检验院 江苏泰州 225300

摘要：在数控机床运行的过程中，故障的自检和维护工作是重要的工作内容，也是现阶段影响该机床发挥效用的重要影响。基于此，通过对该类型机床的故障问题的分析，重点研究其几种较为常见的故障情况，对其系统故障自检内容和维护方法进行研究，从而更好地帮助企业降低数控机床发生事故的概率，同时提出相应的维护措施，还望有关人员参考借鉴。

关键词：数控机床；位置检测；系统维护；故障类型

引言：

数控机床就是数字控制机床的简称，属于机电一体在机械加工中的常见设备之一，且该设备同时还具备电子技术、自控技术、加工工艺技术和计算机技术等，尤其是对于加工配件比较复杂、精确度较高、产品需要经常更新等区域，现阶段，该机床行业也逐渐走向工序规范集中、精确度高、可靠性强等方向进步。伴随着制造行业的持续发展，新型的原料、技术、工艺等也在市场中不断地出现，再加上各个行业对其要求的不断更新，从而保障机床的结构、性能也在更加的成熟、完整。与此同时，该机床的性能不断强化，其系统也变得更加的复杂，一旦发生各种问题，其作业难度会越来越大。数控机床的任意区域一旦出现问题，很容易造成加工的产品质量问题，甚至机床停机作业，为企业带来较大的经济损失。因此，如何控制机床问题发生概率，减少其故障所造成的损失，如何及时地进行维护和自检等问题有着十分重要的研究意义。

一、数控机床的概念分析

（一）加工概念

首先，要想对该机床的故障位置了解清楚以及故障实际情况了解，相应的技术人员还需对该类型机床的工作特点和工作原理了解清楚，从而出现问题才能有效地解决控制，及时的采取措施对其进行处理解决。该类型的工作原理主要就是将加工中所需要运用的各种操作，例如工件的松紧、进退刀、开停车、自动关闭冷却液等等，将所有配件的规格型号运用数字化的形式表现，通过相应的介质将数字信息带入到相应的装置之中，通过装置对该信息进行相应的处理，然后发出相应的信号，控制机床的相关系统和驱动元件，从而让其生产出所需要的产品^[1]。因此，数控加工的重点就是获取对相关数据和参数，也就是编程作业，该加工作业主要的内容有：

1. 对该设计图纸进行相应的分析、从而确定加工的部分。

2. 运用相应的软件对其进行加工造型。

3. 根据相应的条件，选择合适的参数，从而进行相应的加工。

4. 轨迹的仿真检验工作。

5. 生成相应的代码。

6. 将数据信息传给机床进行生产。

（二）机床使用重难点分析

在进行机床加工前期，还需对其的使用说明以及相关资料进行充分的了解和阅读，从而确保该操作的正确性，其使用的重难点主要如下：

1. 关于机床作业的维护人员、技术人员必须具备一定的专业知识或者已经经过专业的技能培训，能够严格按照规章流程进行相应的作业。

2. 电柜门的开启工作必须要专业的人员进行操作，且进行开启前期还需保障总电源已经关闭，只有专业人员才能进行维修维护工作^[2]。

3. 用户可以更改相应的参数之外，而相关的系统参数、伺服参数等等不可擅自进行修改，不然会对整个设备造成严重的损伤。

4. 当参数被修改进行加工之后，机床还需要在不安装刀具和配件的情况下进行相应的试运营工作，只有保障其运行的正常稳定之后才能进行加工作业。

5. 关于PLC程序是机床生产厂家根据其需求进行设计的，不能进行修改，否则会对其造成较大的伤害，甚至危及技术人员的生命。

6. 机床的运行时间最好保持早24h之内，若是运行的时间过久，会对整个电气系统以及机械配件的寿命有着较大的影响，甚至还会影响其加工的质量。

7. 机床的相关连接器、接头不能直接带电插拔，不然会造成较大的安全事故。

二、数控机床故障的处理原则

（一）现场直接调查

当其发生故障问题的时候，相应的维护人员必须对该故障的实际发生情况了解清楚，对其现象发生、操作措施进行深入了解，然后在对其装置中还存在的相应的工作内容进行观察，从而确定已经完成的程序以及自身的警报状况，对其系统中的复位键进行按压，查看复位键启动之后该故障是否自动消除，若是已经消除，那么其属于软件性质的故障，此外就是硬件故障。针对非破坏性的问题，还需要对其不断的观察，从而判断最后的分析正确性^[3]。

（二）对故障因素的分析

当该机床出现相应的问题故障的时候，其原因是丰富多样的，例如有机械本身原因、电气系统原因以及控制系统原因等等，要想更精确的了解该故障的原因，还需对其所有的相关因素进行逐一分析。例如，当其开关作业不稳定的时候，其主要的影响因素有，机械设备的操作不到位，开关未被按压、机械设计不合理，开关过松、本身的质量问题、规格型号选择问题、为做好防护工作，开关有杂物等。

（三）明确故障原因

由于造成故障的原因较多，因此，维护人员在进行维护的过程中还需要对其技术方案做好了解。并借助相应的实践经验、判断力以及对机电知识的掌握能力，采取有效的手段，对其故障发生原因进行分析，最后在通过实验，确定故障问题。

三、典型的故障分析

（一）伺服系统故障分析

由于该系统的控制主要内容就是对车床的部分区域进行相应的数字化控制，而该区域就是主要有伺服单元所控制的，通过带动的滚珠丝杠来完成进给工作，在有相应的编码反馈到配件，使得该区域控制系统形成半闭环的状态，因此，该系统对整个机床有着十分重要的作用。但若该区域发生故障，一般也是由于其控制单元、电机、编码等故障原因造成的^[4]。

首先当机床停止、进给轴振动问题。

1. 要对其高频脉动信号的波幅做好相应的检查，并对其电位器的不合理现象进行调节。

2. 对伺服放大器的速度补偿性能进行检查，对补偿电位器的不合理现象进行调节。

3. 对编码中的轴联、齿轮的吻合情况进行相应的检查。

其次，针对于机床运行噪音、摆动故障。

1. 对测速发电机的换向器表面以及电刷与换向器之间的连接进行相应的检查。

2. 对其放大器中的补偿性能进行检查，并及时对其调节。

3. 对其放大器换增益的情况进行了解，对电位器不符标准的情况及时调整。

4. 对检测器与轴联之间的配件松动情况检查。

5. 对检测其所反映的信号波动情况检查。

最后，针对于飞车故障问题。

1. 对现有的传感器信号进行检查、电枢线连接情况检查，确定其是正反馈还是负反馈等。

2. 对其速度指令的检查。

3. 对相应的传感器的反馈信号连接情况的检查。

4. 对CNC系统、伺服系统中存在的电源故障的问题检查。

（二）NC系统故障分析

1.硬件故障分析

该故障主要是指已经可以对已经收到毁损的配件就能判断出来的故障，由于该系统造成的硬件毁损问题，导致车床作业停止。针对该类型的问题诊断，首先海选对该数控系统的各个工作内容以及其相应的性能做好清楚的了解，然后再根据该故障展开相应的分析，在一定情况下，采取交换的方式来明确该问题所在之处^[5]。

2.软故障分析

该故障问题主要是由于技术人员的编程错误所造成的，只要将其程序内容稍稍变动一下，然后在将其参数有效的调整就能对其解决，数控车床部分的问题是由于NC系统中的参数错误所造成的，也有部分原因是由于该参数发生变化所导致的，因此，只需要将其进行有效的参数调整就可以解除故障。除此之外，还有部分故障问题是由于该系统进入死循环情况，因此，还需对其采取强制性启动的方式从而解决故障发生^[6]。

3.其他

由于其他原因造成该系统故障的有，电源故障问题以及电池失效等问题都会造成故障情况发生。

四、故障排除方法分析

（一）直接检查法

该类方法属于最简单、最基本的办法，维护人员只需要对故障中所造成的声音、气味等情况进行相应地观察，对每一个系统结构进行检查，从而将问题范围不断地缩小，直至找出故障所在。该种方法的运用对维护人员的技能、经验、知识以及判断力的要求相对严格。

（二）自诊功能法

由于现代数控系统还正在往智能化的方向发展，且也具备一定的自身性能，且该功能逐渐完善，能够对系统中硬件、软件的运行情况及时的跟踪，一旦发现有异常现象，其会直接的反馈信息或者运用二极管来显示故障所在位置。通过这一性能，系统与主机之间的信号状态也能有效地显现出来，进而对故障发生位置以及系统故障区域都能精准地判断出，然后反馈给维护人员进行处理。该种方式是现阶段最有效也最快捷的故障处理方法^[7]。

（三）程序测定法

该种方法的运用就是件该系统中的常用或者特殊的性能进行自动或手动的编程工作，例如定位、固定循环等功能，并将其编制成一个性能程序的测试纸袋，在将其送入到数控系统之中，使其在该系统中进行相应地运行，从而来判断和检查该类性能是否准确和可靠，以此来判定该故障的发生原因。但是，该种方法对于还未开机的数控机床或者闲置时间过久的机床有着较好的作用，尤其是在无法判断属于编程问题、车床质量问题还是操作问题的情况下能够发挥出其做好的检测作用。

（四）转移法

该种检测防范就是对CNC系统之中性能相同的印刷线路板、集成电路芯片以及相应的配件进行相互的交替，从而来判断该故障的发生情况，这也可以快速精准的确定该故障的发生区域，该种方法也称之为交换法。

（五）敲击法

当系统故障的表现形式不够明显的时候，通过该种方式能够更快的确定故障的发生位置，主要由于CNC系统中具有较多的印刷线路板，且该板上还有多相连接的线缆和插接件使其能够有效地连接在一起，因此，一旦该连接不够稳定都会造成故障问题发生，若用绝缘物对其进行敲击其连接不稳的地方，很容易出现二次故障，进而就能精确定位。

（六）局部增温法

当系统运行的时间越来越久的时候，其配件都会慢慢地老化，性能也慢慢地减弱，但到一定程度时，其系统也会时好时坏。因此，维护人员可以采取热风机等方式对其进行增温，从而加速配件老化明显故障位置。但是，在选择该种方法的时候，还需要对温度以及配件进行把控，避免将好配件损坏。

（七）分析原理法

根据该系统组成的相关原理，维护人员可以对各个区域的电平特征以及相关的电压参数特征进行分析，在运用相应的设备仪器对其进行测量、研究、对比，从而判断出故障的位置。采取方法，还需要维护人员能够对整个系统、电路的原理有着充分的了解。

具体故障排除方法如下图所示：

图1.故障排除方法示意图

除了上述的故障检测办法除外，还有较多的检测办法，例如电压拉偏、拔线法等等，且每个方法都具备不同的特点，根据其故障的发生情况，还可以结合多种办法进行检查，从而对故障做好全面的分析，逐渐缩小故障范围，尽快地将其排除出来^[8]。

五、结束语

综上所述，数控机床故障诊断技术能够更好地保障其稳定、正常的运行，当该机床出现故障的时候，通过选择合理的方法对其进行分析，从而确定故障位置、排除故障，使得机床得以稳定的生产。但是在实际的作业中，该机床的生产精确度、产品质量优劣、生产效率快慢与技术人员在生产中使用操作的准确以及维护保养工作有着只直接的联系，只有做好机床的日常维护工作，才能更好地强化配件的使用周期，以及减少配件的损耗，确保运行的稳定和安全性，也更好的减少故障的发生概率。

参考文献：

[1]李晓妹, 吴慧敏. 数控机床伺服进给系统典型故障及维修分析[J]. 造纸装备及材料, 2020, 49(5):3.

[2]韩渴望. 数控机床典型故障诊断与维修[J]. 农机使用与维修, 2021(11):2.

[3]华雷. 数控机床常见故障分析及维护探讨[J]. 产业与科技论坛, 2020(11):2.

[4]朱骥. 数控机床电气系统的故障诊断与维修策略研究[J]. 决策探索(中), 2020, No.639(01):57-57.

[5]胡辉, 马旭德, 吕辉,等. 数控机床抖动典型故障分析及解决办法[J]. 金属加工：冷加工, 2021(5):2.

[6]陈瀚. 数控机床电气控制系统故障诊断及维护分析[J]. 今日自动化, 2021(10):2.