故障分类：如何更好地识别问题？

根据机床部件、故障性质以及故障原因等对常见故障作如下分类。

(1）按数控机床发生故障的部件分类

1)主机故障

数控机床的主机部分,主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。 常见的主机故障有:因机械安装、调试、实际操作使用不当等引起的机械传动故障,以及导轨运动摩擦过大而引起的故障。 其故障表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大。 例如,轴向传动链的挠性联轴器松动,齿轮、丝杠与轴承缺油,导轨塞铁调整不当,导轨润滑不良,以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。 尤其应该引起重视的是,机床各部位标明的注油点(注油孔)须定时、定量加注润滑油,这是机床各传动链正常运行的保证。 另外,液压润滑与气动系统的故障主要是管路阻塞和密封不良,因此,数控机床更应加强污染控制并根除“三漏”现象的发生。

2)电气故障

电气故障可分为弱电故障和强电故障。 弱电部分主要指CNC 装置、PLC 控制器、CRT 显示器以及伺服单元、输入/输出装置等电路,这部分又有硬件故障与软件故障之分。 硬件故障主要指上述各装置的印制电路板上的集成电路芯片、分离元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。 常见的软件故障有加工程序出错、系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。 强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电器元件以及所组成的电路,这部分的故障十分常见,必须引起足够的重视。

(2）按数控机床发生的故障的性质分类

1)系统故障

系统故障通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度,工作中的数控机床必然会发生故障,这类故障经常发生。 例如,液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时,必然会发生液压系统故障报警,使系统断电停机。 又如,机床加工中因切削量过大达到某一极限值时必然会发生过载或超温报警,致使系统迅速停机。 因此,正确地使用与精心维护是杜绝或避免这类系统故障发生的切实保障。

2)随机性故障

随机性故障通常是指数控机床在同样条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障,有的文献上称为“软故障”。 由于此类故障在各种条件相同的状态下只偶然发生一两次,因此随机性故障的原因分析和故障诊断较其他故障困难得多。 一般而言,这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器件的质量、操作失误、维护不当以及工作环境影响等因素都有关。 例如,连接插件与连接组件因疏忽未加锁定,印制电路板上的元件松动变形或焊点虚脱,继电器触点、各类开关触点因污染锈蚀以及直流电动机电刷不良等造成的接触不可靠等。 另外,工作环境温度过高或过低、湿度过大、电源波动与机械振动、有害粉尘与气体污染等原因均可引发此类偶然性故障。 因此,加强数控系统的维护检查,确保电气箱门的密封,以及严防工业粉尘及有害气体的侵袭等,均可避免此类故障的发生。

(3）按报警发生后有无报警显示分类

1)有报警显示的故障

这类故障可分为两种:硬件报警显示与软件报警显示。

①硬件报警显示故障(www.xing528.com)

这种故障通常是指各单元装置的警示灯(一般由LED 发光管或小型指示灯组成)的指示。 在数控系统中有许多用于指示故障部位的警示灯,如控制操作面板、位置控制印制电路板、伺服控制单元、主轴单元、电源单元等部位,以及光电阅读机、穿孔机等外设都常设有这类警示灯。 一旦数控系统的这些警示灯指示故障状态后,借助相应部位上的警示均可大致分析判断出故障的部位与性质,这无疑给故障分析诊断带来极大的方便。 因此,维修人员日常维护和排除故障时,应认真检查这些警示灯的状态是否正常。

②软件报警显示故障

这种故障通常是指在CRT 上显示出来的报警号和报警信息。 由于数控系统具有自诊断功能,一旦检测到故障,立即按故障的级别进行处理,同时在CRT 上以报警号形式显示该故障信息。 这类报警常见的有:存储器警示、过热警示、伺服系统警示、轴超程警示、程序出错警示、主轴警示、过载警示以及断线警示等。 通常少则几十种,多则上千种,这无疑为故障判断和排除提供了极大的帮助。

上述软件报警有来自NC 的报警和来自PLC 的报警。 前者,为数控部分的故障报警,可通过所显示的报警号,对照维修手册中有关NC 故障报警及原因方面内容,确定可能产生该故障的原因;后者,PLC 报警显示由PLC 的报警信息文本所提供,大多数属于机床侧的故障报警,可通过所显示报警号,对照维修手册中有关PLC 的故障报警信息、PLC 接口说明以及PLC程序等内容,检查PLC 有关接口和内部继电器的状态,确定该故障所产生的原因。 通常,PLC报警发生的可能性要比NC 报警高得多。

2)无报警显示的故障

这类故障发生时由于无任何软件和硬件的报警显示,因此分析诊断难度较大。 例如,机床通电后,在手动方式或自动方式运行时,X 轴出现爬行,无任何报警显示。 又如,机床在自动方式运行时突然停止,而在CRT 上又无任何报警显示。 还有在运行机床某轴时发出异常声响,一般也无故障报警显示等。 一些早期的数控系统由于自诊断功能不强,尚未采用PLC 控制器,无PLC 控制器,无PLC 报警信息文本,出现无报警显示的故障情况会更多一些。

对于无报警显示故障,通常要具体情况具体分析,要根据故障发生的前后变化状态进行分析判断。 例如,上述X 轴在运行时出现爬行现象,可首先判断是数控部分故障还是伺服部分故障。 具体做法:在手摇脉冲进给方式中,可均匀地旋转手摇脉冲发生器,同时观察比较CRT 显示器上Y 轴、Z 轴与X 轴进给数字的变化速率。 通常,如数控部分正常,三个轴的上述变化速率应基本相同,从而可确定爬行故障是X 轴的伺服部分还是机械传动所造成的。

(4）按故障发生的原因分类

1)数控机床自身故障

这类故障的发生是由数控机床自身的原因引起的,与外部使用环境条件无关。 数控机床所发生的绝大多数故障均属此类故障,但应区别有些故障并非机床本身而是外部原因所造成的。

2)数控机床外部故障

这类故障是由外部原因造成的。 例如,数控机床的供电电压过低,波动过大,相序不对或三相电压不平衡;周围环境温度过高,有害气体、潮气、粉尘侵入;外来振动和干扰,如电焊机所产生的电火花干扰;这些因素均有可能使数控机床发生故障。 另外,还有人为因素所造成的故障,如操作不当,手动进给过快造成超程报警,自动进给过快造成过载报警;又如,操作人员不按时按量给机床机械传动系统加注润滑油,易造成传动噪声或导轨摩擦系数过大,而使工作台进给电机过载。

除上述常见故障分类外,还可按故障发生时有无破坏性来分,可分为破坏性故障和非破坏性故障;按故障发生的部位分,可分为数控装置故障,进给伺服系统故障,主轴系统故障,刀架、刀库、工作台故障,等等。