常见故障的诊断方法详解

1.故障诊断形式

数控机床故障诊断形式可以分为定期诊断和连续诊断、直接诊断和间接诊断、功能诊断和运行诊断、在线诊断和离线诊断四种类型。

①定期诊断是每隔一定的时间对服役的数控机床进行一次常规检查和诊断。连续诊断是利用检测设备或仪器对运行的数控机床的工作状态进行连续的检测和监控。对于重要的或一旦发生故障将引起严重影响的数控机床，适合采用连续诊断。

②直接诊断是根据数控机床零部件的运行状态信息来确定各部件所处的工作状态。间接诊断是通过数控机床运行中的二次信息来间接判断机床的工作状况，例如通过测量主轴润滑油的油温来判断主轴轴承的温度等。

③功能诊断是检测数控机床的功能是否正常。运行诊断是对机床的运行状态进行监控，这是对机床可能发生的故障以及故障发生趋势进行的早期诊断。

④在线诊断（On Line）是对正在运行的数控机床进行实时监测或诊断。离线诊断（Off Line）诊断是通过对现场的数控机床所测量、记录或保留的工作状态信息，结合拥有的技术资料及相关信息做出分析和诊断，从而判断数控机床的故障部位或故障发展趋势。

2.常用的故障诊断方法

依据数控机床在运行过程中，伴随着故障的发生而必然产生的振动、噪声、温度、压力、力矩、电压、电流、功率等物理量参数的变化，来判断和识别数控机床的工作状态。由于数控机床具有系统复杂、种类繁多等特点，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法。

常用的诊断方法主要由下面两种。

（1）故障树法

故障树模型是一种基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型。故障树模型是一种定性的因果模型，以不希望发生的事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。它能够反映出特征向量与故障向量之间的全部逻辑关系。

故障树建造是故障树诊断中最基本和关键的环节，其建造的好坏直接关系到运用故障树进行故障分析的成败。故障树的建造过程是搜寻所研究系统故障和导致系统故障的诸因素之间关系的过程，并用故障树的图形符号（事件符号与逻辑符号），抽象表示实际系统故障组合和传递的逻辑关系。建树一般包括选择顶事件、建造故障树与故障树的简化。

用相应的代表符号及逻辑把顶事件、中间事件、底事件连接成树形逻辑图，此树形逻辑图即故障树，是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图。应用故障树时，应遵循以下步骤：

①给系统以明确的定义，规定可能发生的不希望事件作为顶事件。(www.xing528.com)

②对系统的故障进行定义，分析其形成原因。

③做出故障逻辑图。

④对故障结构做定性分析，分析各事件结构重要度。

⑤对故障树结构做定量分析，如掌握各元件、各部件的故障率数据，就可以根据故障树逻辑，对系统的故障做定量分析。

图4-4是采用框图形式建立的某数控车床故障系统模型。将机床整体划分为主轴箱、尾座部分、刀、液压部分、气动部分、润滑部分、伺服部分、数控系统等8个子系统模块，并且以此为基础，根据各系统的组成元件，将故障树细化。

图4-4 数控车床故障系统模型

图4-5所示为机床主轴出现故障时，根据对主轴运动系统的传动原理及各部件的结构（特别是主轴结构）分析绘制的故障树。从故障树的第一层入手，层层分解，可以找出各因素之间的相互关系，分析出各树枝出现故障时的原因，并逐一排除故障树中的非故障原因选项，从而找出故障的原因。同理，还可绘制数控机床其他子系统的故障树，并进行分析。

应用故障树分析方法对数控机床的故障进行诊断排除，直观性较强，能把机床的故障及其成因形象地表现出来，并具有很强的灵活性。但是，在实践中应用该方法的主要困难是建立被诊断系统的故障树的工作量较大。对于机床维修者来说，建立故障树和获得分析诊断结果的过程也是知识与经验的积累过程。故障树的不断完善可以为以后该设备的维修工作奠定的基础。

图4-5 主轴异常故障树

（2）仪器测试法

仪器测试法主要是指采用现代化的仪器仪表对数控机床的机械系统、电气系统、液压系统等进行测试分析，从而判断并排除故障。仪器测试法主要用在以下几个方面，如声振诊断、无损诊断、污染诊断、电气诊断、交叉诊断、压力强度诊断和温度诊断等。