故障排除技术论文范文

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第1篇

论文摘要：数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法十分重要。

一、故障的调查与分析

这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：

1、询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。

2、现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。

3、故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。

4、确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。

5、排故准备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。

下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。

(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。

①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。

②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、装置等)有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。

(2)仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

(3)信号与报警指示分析法

①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。

②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

(4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。

(5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。

(6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。

鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。

(7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。

(8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

二、电气维修与故障的排除

电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。

1、电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。

2、数控系统位置环故障

①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。

②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。

3、机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。

第2篇

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

.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。

参考文献

[1]马哓青.冲击动力学[M].北京:北京理工大学出版社,1992.

[2]KolskyH.Aninvestigationofthemechanicalpropertiesofmaterials

第3篇

一、直观法

维修人员通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，认真察看系统的各个部分，将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。

例1:数控机床加工过程中，突然出现停机。打开数控柜检查发现Y轴电机主电路保险管烧坏，经仔细观察，检查与Y轴有关的部件，最后发现Y轴电机动力线外皮被硬物划伤，损伤处碰到机床外壳上，造成短路烧断保险，更换Y轴电机动力线后，故障消除，机床恢复正常。

二、自诊断功能法

数控系统的自诊断功能，已经成为衡量数控系统性能特性的重要指标，数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。

例2:AX15Z数控车床，配置FANUC10TE—F系统，故障显示:

FS10TE1399B

ROMTEST：END

RAMTEST：

CRT的显示表明ROM测试通过，RAM测试未能通过。RAM测试未能通过，不一定是RAM故障，可能是RAM中参数丢失或电池接触不良一起的参数丢失，经检查故障原因是由于更换电池后电池接触不良，所以一开机就出现上述故障现象。

三、功能程序测试法

功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，送入数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。

例3:采用FANUC6M系统的一台数控铣床，在对工件进行曲线加工时出现爬行现象，用自编的功能测试程序，机床能顺利运行完成各种预定动作，说明机床数控系统工作正常，于是对所用曲线加工程序进行检查，发现在编程时采用了G61指令，即每加工一段就要进行1次到未停止检查，从而使机床出现爬行现象，将G61指令改用G64(连续切削方式)指令代替之后，爬行现象就消除了

四、交换法

所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。

例4:TH6350加工中心旋转工作台抬起后旋转不止，且无减速，无任何报警信号出现。对这种故障，可能是由于旋转工件台的简易位控器故障造成的，为进一步证实故障部位，考虑到该加工中心的刀库的简易位控器与转台的基本一样。于是采用交换法进行检查，交换刀库与转台的位控器后，并按转台位控器的设定对刀库位控器进行了重新设定，交换后，刀库则出现旋转不止，而转台运行正常，证实了故障确实出在转台的位控器上。

五、原理分析法

根据CNC组成原理，从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，确定故障部位的维修方法。这种方法的运用，要求维修人员对整个系统或每个部件的工作原理都有清楚的、较深的了解，才可能对故障部位进行定位。

例5:PNE710数控车床出现Y轴进给失控，无论是点动或是程序进给，导轨一旦移动起来就不能停下来，直到按下紧急停止为止。

根据数控系统位置控制的基本原理，可以确定故障出在X轴的位置环上，并很可能是位置反馈信号丢失，这样，一旦数控装置给出进给量的指令位置，反馈的实际位置始终为零，位置误差始终不能消除，导致机床进给的失控，拆下位置测量装置脉冲编码器进行检查，发现编码器里灯丝已断，导致无反馈输入信号，更换Y轴编码器后，故障排除。

六、参数检查法

数控系统发现故障时应及时核对系统参数，系统参数的变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床不能正常工作，出现故障，参数通常存放在磁泡存储器或由电池保持的CMOSRAM中，一旦外界干扰或电池电压不足，会使系统参数丢失或发生变化而引起混乱现象，通过核对，修正参数，就能排除故障。

例6:G18CP4数控磨床，数控系统是FANUC11M系统，故障现象使机床不能工作，CRT显示器无任何报警信息。

检查机床各部分，发现CNC装置及CNC与各接口的连接单元都是好的，最后分析是由于外部干扰引起磁泡存储器内存储数据混乱而造成的，因此，对磁泡存储器存储内容进行了全部清除，重新按手册送入数控系统各种参数后，数控机床即恢复正常。除了上面介绍的几种检查方法外，还有测量比较法、敲击法、局部升温法，电压拉编法及开环检测法等，这些方法各有特点，维修时应根据故障现象，常常同时采用几种方法，灵活运用，对故障进行综合分析逐步缩小故障范围，以达到排除故障的目的。

线切割机床常见故障

故障现象可能原因排除方法

1.贮丝筒不换向，导致机器总停。行程开关SQ3或SQ2损坏。

换行程开关SQ3或SQ2。

2.贮线筒在换向时常停转。

1.电极线太松；

2.断丝保护电路故障。1.紧电极丝；

2.换断丝保护继电器。

3.丝筒不转（按下走丝开按

钮SB1无反应）。

1.外电源无电压；

2.电阻R1烧断；

3.桥式整流器VC损坏，造成保

险丝FU1熔断。1.检查外电源并排除；

2.更换电阻R1；

3.更换整流器VC，保险丝FU1。

4.丝筒不转（走丝电压有指

示且较正常工作时高）。1.碳刷磨损或转子污垢；

2.电机M电源进线断。1.更换碳刷、清洁电机转子；

2.检查进线并排除。

5.工作灯不亮。保险丝FU2断更换保险丝FU2。

6.工作液泵不转或转速慢。1.液泵工作接触器KM3不吸合；

2.工作液泵电容损坏或容量减

少；1.按下SB4，KM3线包二端若有

115V电压，则更换KM3，若

无115V电压，检查控制KM3

线包电路；

2.换同规格电容或并上一只足

够耐压的电容

7.高频电源正常，走丝正常，

无高频火花（模拟运行正常

切割时不走）。1.若高频继电器K1不工作，则

是行程开关SQ3常闭触点坏；

2.若高频继电器K1能吸合，则

是高频继电器触点坏或高频