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【數控機床】基於典（diǎn）型機（jī）電一體化設備數控機床維護（hù）與維修初探

2020-12-22 來源：江蘇省（shěng）宿遷中等專業學校作（zuò）者：焦雙（shuāng）強

摘要：我國提出《中國製造 2025》規劃，要把製造大國向製造強國（guó）轉型，加強新技術與製造業深度融合，突出智能製造，那麽機電一體技術會獲得快速發展，其典型設備—數（shù）控機床市場占有率會極大提高，那麽（me）設（shè）備（bèi）的維護與維修在實際生產中就會占據重要意義。做好設備維護與維修（xiū）工作，保障企業正常生產，降低設備故障發生（shēng）率，延長設備平均使用壽命，從而降低產品生（shēng）產成本，增強企業市場競爭力。文章闡述了數控機床日常維護管理的內容及維修的一些方法，保障數控機（jī）床有效運（yùn）行奠定了良好基礎。

關鍵詞：數控機床；維護；維修；設（shè）備

0、引（yǐn）言（yán）

數控機床是典型的機電一體（tǐ）化設備，能實現機械（xiè）加工的高速度（dù）、高精度和高自動化，其技術融合了機械、液壓、氣壓、電氣、傳感監測和信息傳輸等。在工業（yè）智能化趨勢下，數控加工作為智能製造重要一環，關乎（hū）企業正常生產經營，其日常維護（hù）管理、故障診斷與排除越來越受到企業重視。做好數控機床維護與維修工作，同時也（yě）能為智（zhì）能製造其它生產單（dān）元提供示範引領作用。數控機床結構複雜，涉及的技術範圍廣，一旦發生故障不能正常運行（háng），如果（guǒ）工作人員沒有維修技術、方法和經驗，那麽短時間內很難排除故障。企（qǐ）業要是從機床生產廠家（jiā）聘請專門技術人（rén）員來現場維修，既要耽誤大量的生產時間，還要付出很高的維修成（chéng）本，但是有時故障發生原因很簡單，隻需簡單操作即可解決，比如技術（shù）人員在現場修改某個參數。聘（pìn）請的技術維修（xiū）人員如果對解決問題的方法進行保密，那麽再發生類似的故障，勢必會增加企（qǐ）業維護與維修成（chéng）本（běn）。企業要加強這方麵的人員和設備管理，對一些（xiē）故障（zhàng）進行防（fáng）範（fàn）和維修技術積累，是可以降低（dī）設備故（gù）障（zhàng）發生率，延（yán）長設備使用（yòng）壽（shòu）命，保障產品質量，從（cóng）而提高企業生產效率，降低生產（chǎn）成本。

1、數控機床維護與維修基礎（chǔ）

1.1 數控（kòng）機床維護與維修的基本內容

從（cóng）現在企業生產機電設備方（fāng）式上看，都是模（mó）塊（kuài）化生產，從數（shù）控機床的數控係統到機械零部件，各個（gè）企業分工明（míng）確，進行專業化、規模化的設計和製造，數控機床廠（chǎng）已經從傳（chuán）統的零部件設（shè）計、生產、組裝，轉變（biàn）為機床的總裝廠。那麽作為數（shù）控機床廠家想要修複所有故障就不太現（xiàn）實，更別說機床的使（shǐ）用者（zhě）了。作為企（qǐ）業的設備維護（hù）與維修人員的工作就是能分析和判斷出故障所在，能更換零部件，降低設（shè）備故障發生（shēng）率，提高企業（yè）生（shēng）產（chǎn）效率。數控機床維護與（yǔ）維修人員（yuán）要充分了解機（jī）床構造、原理及組成，熟悉（xī）各（gè）個零部件的結構、規（guī）格和訂貨型號，甚至其訂貨渠（qú）道。對於易損件要有充足的備份，在數控機床發生故障（zhàng）時能及時更換。現代數控機床維（wéi）護與維（wéi）修的內容比（bǐ）較多，包（bāo）含機械、電氣和控製，其要求也很高，好（hǎo）在數（shù）控機（jī）床自帶了很多診斷軟件，加上其它技術手段，維護與維修還是（shì）比較方便的。要充分（fèn）利用數控係統和伺服驅動係統提供的維修和診斷信息，這是現代數控機（jī）床維護與維修（xiū）的一項重要診（zhěn）斷手段和工具，如傳統的檢測儀器已經很難檢查數控係統和伺服驅動係統的控（kòng）製和反饋信（xìn）號，利用計算機技術及時準確判斷故障原因，分析故（gù）障原因所在控製部分的某個區域，縮小故（gù）障排（pái）除範圍。對於電氣部分（fèn），要能（néng）理解整個數控機床電氣控製係統控製過（guò）程，看懂電氣圖紙，熟悉數控係（xì）統和伺服驅（qū）動係統和（hé）可編程控製器之間的（de）信號聯（lián）係過程和控製接（jiē）口。對於有（yǒu）問題的（de）元氣件，根據電氣控製係統模塊化的設計理念，及時更換備件。對於機械故障，采用機械維修思路和經驗進行維修，通常會有某些（xiē）零（líng）件或部件損壞，致使工作（zuò）能力喪（sàng）失，電動機功率降（jiàng）低，傳動係統失去平衡和噪聲增大等，通過感觀“看、聽、摸、聞”比較，或者借助一些專（zhuān）業化（huà）設備進行診斷排故，對一（yī）些功能失效零部件進行必要（yào）的更換（huàn）。由於數控機床有別於傳統機（jī）床，其本身保存了大量數據信息，要及時做好相關數（shù）據（jù）的備份。

1.2 數控機床維護與維修的基本要求

1.2.1 維護與維修人員素質要求

數控機床是價格相對高昂的自動化機電產品設備，結構複雜，技術密集，要想長期（qī）保持加工精度（dù），良好的維護和維修是必要的，這都有賴於高素質的維（wéi）護與維修人員和機床操（cāo）作人員（yuán）。維護與（yǔ）維（wéi）修人員除了有必要的機（jī）床操作技（jì）能，會編製加工（gōng）程（chéng）序和了解機械加工工藝，使用一些（xiē）典型的工量具外，還要掌握數字（zì）控製、PLC 編程和伺服驅動的工作原（yuán）理，能利用網絡（luò）技（jì）術進行（háng）線（xiàn）下、線上（shàng）診（zhěn）斷排故。對機床各部分功能結構都要了解，具備相應的（de）電工電子技術、自（zì）動控製與電力（lì）拖動、機械（xiè）傳動、液壓和氣動等基礎知識。熟悉數控係統設備的係統配置、硬件連接、數據備份等內容；能看懂電氣圖，並能與實物相對應（yīng）；能看懂梯形圖，並能局部修改；會改係統參數；在機床（chuáng）診（zhěn）斷（duàn）界麵（CRT）上會有大量的英（yīng）文，維護與維修人員要能理解其含義，能初步

理解（jiě）英文維修資料的信（xìn）息。同時維護與維修人員（yuán）要（yào）有良好的責任心，在每次維修診斷時，要做（zuò）好必要的記錄（lù），為後續維（wéi）護與維修工作提供參考。

1.2.2 技術資料準備（bèi）

數控（kòng）機床種類繁多，其技術（shù）參數千差萬別，即使同一機床廠（chǎng）家生產的同一（yī）型號的數控（kòng）機床很多參數設置都有差異，做好原始備份非常重要。一般數控機床具備（bèi）的資料有：機床使用說明書、私服係統技術資料（liào）、主要部件技術資料、數控係統資料、PLC 方麵技術資料、電氣（qì）圖紙、部件清單及其訂貨號、維修記錄、機床參數、梯形圖等。這些技術資料在（zài）機床維護與維修過程中（zhōng）是（shì）必不可少的，對工作人員幫助很大。維護與維修人員（yuán）的主要任務是利（lì）用係統提供的診斷手段，查閱有關資料並快速（sù）判斷故障所在。

1.3 數控機床日常維護工作（zuò）

為（wéi）了保（bǎo）證數控機床（chuáng）正常使用，企業都會製定一套完整（zhěng）的設備（bèi）維護管（guǎn）理方案，其數控（kòng）係（xì）統日常維護就是重中之重，數控係統是整個數控機床控製核心，對其維護（hù）對這個機床來（lái）說至關重要。數控係統的維護重要的工作有：

1.3.1 保證數控係統散熱（rè）正常（cháng）

數控係統要在一個合適的（de）環境中才能正（zhèng）常工作，平時要盡量少打開（kāi）電（diàn）氣櫃門，減（jiǎn）少灰塵落（luò）到（dào）印（yìn）製（zhì）電路板（bǎn）上，以防止造成電路板短路。電路板上的灰塵要及時清理，讓其正常散熱，要保障風扇正（zhèng）常工作（zuò），定期清理通風係統。

1.3.2 定期更（gèng）換電池

在操作（zuò）機床時（shí）有很多數據要保存，電池正常（cháng）供電能確保 RAM 中的數據不會丟失，所以電池要定期更換。機床長期（qī）不工作時，也要（yào）定（dìng）期通電，為（wéi）充電電容及時充（chōng）電，在更換電池時確（què）保 RAM 中的（de）數據不會丟失。

1.3.3 備份好數據

在（zài）更換有關電路板時要注（zhù）意規（guī）格型號，在更換前做好有關數據備份工作，因為（wéi）有些電（diàn）路板中含（hán）有機床參數和（hé）數據，以確保係統軟件（jiàn）能正常運行。以 FANUC 數控係統中數據為例，種類較多，包含螺距誤差補償數據（jù）、宏程序、係統參數數據、道具補償數據、係統配置數據、伺服和主軸維護（hù）信息、FLASH ROM 中的數據、PLC 程序等。維護與維修人員（yuán）必須理解各種數據的作用，怎麽備份，用什麽軟件備份，這（zhè）項工作做（zuò）好（hǎo）後（hòu），就抓（zhuā）住數控設備維護與維修的核心。

1.3.4 定人定機使用

數控機床定人定機使用，操作人員更（gèng）加熟悉設備的特點（diǎn），即使數控係統操作麵板按鍵字符模糊不清，也可以減少對數控設備誤操作和維護不當。

2 、數（shù）控機床故障分析

2.1 數控機（jī）床故障處理思路

數控機床強大的故障報警係統給維（wéi）護與維修人員工作（zuò）上帶來有力的幫助，例如 FANUC 數控係統提供豐富的報警號和報警信息，為了便於用戶區別報警分類，在每個報警號（hào）前加了（le）報警類別縮寫，比如與伺服模塊相關的報警“SV0438（X）逆變器電流異常”，維修過（guò）程中要充（chōng）分利用係統提供（gòng）的報警號和（hé）報（bào）警信（xìn）息（xī）進行分析和（hé）判斷（duàn）。當數控機床發生故障時，故障處理的思路一般是（shì）：首先弄清數控機床故障發生情況，維護與維修人員要認真調查現場（chǎng），了解故障發生的時（shí）間、發生頻率和發生故障的工作條件，詢問操作人員機床使用情況，以（yǐ）往機床故障處理情況，然後根據調查的情況，有報警信息的，根據報警信息處理，沒有報警信息（xī）的（de），根據數控係統控製過程處（chù）理。如果維修（xiū）人員根（gēn）據現有資料和經（jīng）驗不能排除故障，那麽就要聯係機床廠家技術客服（fú）或者其他技術人員商（shāng）討解決辦法（fǎ）。如果（guǒ）是數控機床硬件故障，聯係相關職能部（bù）門進行（háng）購買並提供訂（dìng）貨號。若不能確定（dìng）故（gù）障原（yuán）因，維修人員要記錄好相關信息（xī）與數控係統公司聯係。

2.2 故障分析案例

某數控車床使用 FANUC 0i-TD 數控係統，選用 βi 主軸電機和 βi SVSP 伺服放大（dà）器，機床一開機，就有“SP9073（s）電機傳感器斷線”報警信息出現。主軸電機內部有主軸電機轉速和位置檢測傳感器以及溫度檢測傳感器（qì），該傳感器信息通過電纜線進人主軸放（fàng）大器，主軸放大器與 CNC 通過串行數據電（diàn）纜線交換信息，CNC 不斷地讀取從主軸放大器串行數據電纜傳送過來的信息，包括主軸放（fàng）大（dà）器（qì）、主軸電機及編（biān）碼器等（děng）信息，當信息中有電機傳感器信號斷線信息時，就在 CNC 上顯示SP9073 報警，七段 LED 數碼管上顯（xiǎn）示 73。SP9073 報警（jǐng）信息（xī）是電機傳感器信號斷線，但故障原因不僅限於（yú）反饋電纜線（xiàn）斷線，此故障的產生包括幾個環節，可能故（gù）障原因有：

①. 傳感器參數設定錯誤。②. 主軸放大器控製印製電路權故障（zhàng），或（huò）者連接錯設導致反饋信號無法收到。③. 主軸電（diàn）機內部傳感（gǎn）器（qì）故障或（huò）位置調整故障。④. 主軸電機傳感器的反饋電纜故障。⑤. 外部有高頻幹擾信號，造成反饋信號傳輸不正（zhèng）常。

故障分析：

①. 參（cān）數（shù）沒人修改；②. 傳感器反饋電纜連接位置正確；③. 反饋電纜線沒有斷線現象，但反饋電纜與動力電（diàn）纜沒有分開走線；④. 重新把反饋電纜分開走線，再重新上電測試（shì），運行正常。

故障解決：

①. 重新把反饋電纜與動力電纜分開（kāi）重新走線，機床工作正常。②. 把（bǎ）產生故障的（de）原（yuán）因盡可能（néng）羅列清楚，再對故障原因進行排除。

3、結束語

數控機床作為典型機電（diàn）一體化產品，與其它機電產品在維護與維修方麵有很多相（xiàng）似之處，但要確保其高精（jīng）度可靠運行，維護與維修人（rén）員的工作難度還是很大的。其不光要有較強的動手能力、豐富的專業知識和維修經驗，還要有良好的職業道德責任（rèn）感。平時做好數（shù）控機床維護保養工作，規範操作，可以大大降低機（jī）床故障率。在處理故障原因時，要做到具體問題具體（tǐ）分析，多角度考問題，逐步縮減排查範圍。通過熟悉數控機（jī）床（chuáng）工作原理和控製過程，結合（hé）相關診斷工具，慢慢積累故障處理經驗，注意觀察數控機床（chuáng）故障發生狀況，從而摸索出故障發生的規（guī）律，能快（kuài）速的判斷問題所在（zài）及時排除故障，提高企業生產效率，降低產品（pǐn）生產成本，提高企（qǐ）業效益（yì）。

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