數控機床故障診斷論文

　　數控機床故障診斷論文從不同的角度出發，設備故障診斷的理論和方法很多，其中故障診斷專家系統方法是近年來故障診斷領域最顯著的成就之一，其內容包括診斷知識的表達、診斷推理方法、不確定性推理及診斷知識的獲取等。

　　數控機床故障診斷論文【1】

　　摘 要 故障診斷技術已經有30多年的發展歷史，但作為一門綜合性新學科《故障診斷學》，還是近些年發展起來的。

　　關鍵詞 數控機床 故障樹分析

　　1數控機床故障的診斷研究意義所在

　　故障診斷始于機械設備故障診斷，主要指制造設備和制造過程的狀態監測與故障診斷。

　　制造設備主要指加工機床、夾具、量具和刀具;制造過程指制造工藝過程、工藝參數。

　　機械設備運行時的狀態監測與故障診斷包含兩方面內容：一是對設備的運行狀態進行監測;二是在發現異常情況后對設備的故障進行分析、診斷。

　　設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發展起來的。

　　歐洲各國在歐洲維修團體聯盟(FENMS)推動下，主要以英國倡導的設備綜合工程學為指導;美國以后勤學為指導;日本吸收二者特點，提出了全員生產維修(TPM)的觀點。

　　美國自1961年開始執行阿波羅計劃后，出現一系列因設備故障造成的事故，導致1967年在美國宇航局(NASA)倡導下，由美國海軍研究室(ONR)主持成立了美國機械故障預防小組(MFPG)，并積極從事技術診斷的開發。

　　美國診斷技術在航空、航天、軍事、核能等尖端部門仍處于世界領先地位。

　　英國在上世紀60-70年代，以機器保健和狀態監測協會(MHMG&CMA)為最先開始研究故障診斷技術，在摩擦磨損、汽車和飛機發電機監測和診斷方面具領先地位。

　　日本的新日鐵自1971年開發診斷技術，1976年達到實用化。

　　日本診斷技術在鋼鐵、化工和鐵路等部門處領先地位。

　　我國在故障診斷技術方面起步較晚，1979年才初步接觸設備診斷技術，近年來得到迅速發展。

　　目前國內對裝備的故障診斷技術，尤其是板級故障診斷技術的研究有了較大的進展。

　　經過二十多年的研究與發展，我國的故障診斷技術己廣泛應用于軍工、化工、工業制造等領域，如數控機床、汽車、發電、船舶、飛機、衛星、核反應堆等。

　　2現代故障診斷技術概述

　　2.1故障診斷主要內容

　　故障診斷的實質是在診斷對象出現故障的前提下，通過來自外界或系統本身的信息輸入，經過處理，判斷出故障種類，定為故障部位(元部件)，進而估計出故障可能時間、嚴重程度、故障原因等，甚至還可以提供評價、決策以及進行維修的建議。

　　現代故障診斷的主要內容應包括實時監測技術，故障分析(診斷)技術和故障修復方法三個部分。

　　從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術領域發展的同時，又作為故障診斷的技術共同協調發展。

　　2.2數控機床故障診斷常用的方法

　　(1)直觀法。

　　由維修人員利用感覺器官，觀察故障發生時的各種聲、光、味等異常現象，查看CNC機床系統的各個模塊和線路，有無燒毀和損傷痕跡，迅速將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。

　　這是一種最基本和常用的方法。

　　(2)CNC系統自診斷法。

　　數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能的重要指標，數控系統的自診斷功能實時監視數控系統的工作狀態。

　　一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息，或通過發光二極管指示故障的原因、故障模塊，這是CNC機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。

　　(3)功能程序測試法。

　　功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生可能的部位和故障原因。

　　(4)模塊交換法。

　　所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。

　　(5)原理分析法。

　　根據CNC組成原理，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，從邏輯關系上分析電路故障疑點的邏輯電平和特征參數，從而確定故障部位的方法。

　　這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個系統或每個部件的工作原理，才能對故障部位進行定位。

　　(6)PLC程序法。

　　根據PLC報警信息，查閱有關PLC程序，對照報警點相應的模塊程序，比較相關I/O元件的邏輯狀態，判斷故障。

　　數控機床的故障診斷的方法還有參數檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫法、隔離法和開環檢測法等，這些方法各有特點，維修時常同時采用幾種方法綜合運用，分析并逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。

　　2.3數控機床故障診斷技術發展趨勢

　　(1)針對數控車床不完整信息和不精確信息的處理利用，更強調信息融合策略和處理技術，知識的表示方法;(2)針對現代數控設備復雜化、集成化、自動化程度的提高以及可持續工作能力和可靠性要求的提高，更強調多智能技術的融合，系統級診斷技術，混合智能診斷技術的研究;(3)針對專家系統知識獲取的瓶頸問題，更強調自適應能力和自學習能力的研究，在線診斷技術、多傳感器技術的研究。

　　數控機床的故障診斷研究【2】

　　摘 要：本文從不同的角度出發，討論了設備故障診斷的理論和方法。

　　關鍵詞：數控機床;故障診斷;方法;趨勢

　　1 數控機床故障診斷的研究意義

　　故障診斷始于機械設備故障診斷，主要指制造設備和制造過程的狀態監測與故障診斷。

　　制造設備主要指加工機床、夾具、量具和刀具;制造過程指制造工藝過程、工藝參數。

　　機械設備運行時的狀態監測與故障診斷包含兩方面內容：一是對設備的運行狀態進行監測;二是在發現異常情況后對設備的故障進行分析、診斷。

　　設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發展起來的。

　　歐洲各國在歐洲維修團體聯盟(FENMS)推動下，主要以英國倡導的設備綜合工程學為指導;美國以后勤學為指導;日本吸收二者特點，提出了全員生產維修(TPM)的觀點。

　　我國在故障診斷技術方面起步較晚，1979年才初步接觸設備診斷技術，近年來得到迅速發展。

　　目前國內對裝備的故障診斷技術，尤其是板級故障診斷技術的研究有了較大的進展。

　　經過二十多年的研究與發展，我國的故障診斷技術己廣泛應用于軍工、化工、工業制造等領域，如數控機床、汽車、發電、船舶、飛機、衛星、核反應堆等。

　　2 現代故障診斷技術概述

　　2.1故障診斷主要內容 故障診斷的實質是在診斷對象出現故障的前提下，通過來自外界或系統本身的信息輸入，經過處理，判斷出故障種類，定為故障部位(元部件)，進而估計出故障可能時間、嚴重程度、故障原因等，甚至還可以提供評價、決策以及進行維修的建議。

　　現代故障診斷的主要內容應包括實時監測技術，故障分析(診斷)技術和故障修復方法三個部分。

　　從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術領域發展的同時，又作為故障診斷的技術共同協調發展。

　　2.2數控機床故障診斷常用的方法

　　2.2.1直觀法 由維修人員利用感覺器官，觀察故障發生時的各種聲、光、味等異常現象，查看CNC機床系統的各個模塊和線路，有無燒毀和損傷痕跡，迅速將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。

　　這是一種最基本和常用的方法。

　　2.2.2 CNC系統自診斷法 數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能的重要指標，數控系統的自診斷功能實時監視數控系統的工作狀態。

　　一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息，或通過發光二極管指示故障的原因、故障模塊，這是CNC機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。

　　2.2.3功能程序測試法 功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生可能的部位和故障原因。

　　2.2.4模塊交換法 所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。

　　2.2.5原理分析法 根據CNC組成原理，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，從邏輯關系上分析電路故障疑點的邏輯電平和特征參數，從而確定故障部位的方法。

　　這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個系統或每個部件的工作原理，才能對故障部位進行定位。

　　2.2.6 PLC程序法 根據PLC報警信息，查閱有關PLC程序，對照報警點相應的模塊程序，比較相關I/O元件的邏輯狀態，判斷故障。

　　數控機床的故障診斷的方法還有參數檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫法、隔離法和開環檢測法等，這些方法各有特點，維修時常同時采用幾種方法綜合運用，分析并逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。

　　2.3數控機床故障診斷技術發展趨勢

　　2.3.1針對數控車床不完整信息和不精確信息的處理利用，更強調信息融合策略和處理技術，知識的表示方法;

　　2.3.2針對現代數控設備復雜化、集成化、自動化程度的提高以及可持續工作能力和可靠性要求的提高，更強調多智能技術的融合，系統級診斷技術，混合智能診斷技術的研究。

　　2.3.3針對專家系統知識獲取的瓶頸問題，更強調自適應能力和自學習能力的研究，在線診斷技術、多傳感器技術的研究。

　　3 數控機床故障的診斷展望

　　數控機床的故障診斷一直是困擾操作、維修人員的難題。

　　由于數控機床的安全性和工作可靠性對于生產單位的效益直接產生很大的影響，專家系統在故障診斷領域中的應用，實現了基于人類專家經驗知識的設備與系統故障診斷技術。

　　CNC機床作為一個復雜多變的非線性系統，充分考慮自然情況的變化以及人為誤操作，如何結合模糊技術以及人工智能方面的優點，總結出更加智能的故障診斷方法，將是以后需要努力的方向。

　　隨著設備自動化的進一步提高，其故障診斷也變得更加的復雜，特別是對于工程機械來說，要解決作業過程中的所有故障是十分困難的。

　　鑒于此情況，在技術實力雄厚的科研院所建立遠程故障診斷系統，通過Internet與工程機械操作現場連接，建立一個實時故障檢測系統，及時地發現作業過程的故障，迅速地進行診斷。

　　在本地的故障診斷系統無法解決時，利用Internet訪問遠程故障診斷中心，通過技術實力雄厚的科研院所來解決這些故障，及時地恢復生產，也有效地實現了技術資源共享，因此基于Internet的遠程故障診斷系統將是一個重要的發展方向。

　　數控機床的故障診斷與維修論文【3】

　　1.數控機床系統結構及特點

　　(1)數控機床系統的結構組成。

　　由于數控機床設計理念和設計思想的不同，數控機床種類繁多并各具特點，但是不管哪一種產品，其系統設計都基于同一個原理。

　　大體來說，數控機床系統一般包括控制系統、伺服系統和位置檢測系統三個部分。

　　其中，控制系統主要負責整個機床的運轉過程，它把對部件的相應程序進行運算的結果發送給伺服系統，然后伺服系統根據接收到的控制指令進行分析，機械的運轉由相應的電動機來控制，而機械的運動位置和速度的檢測主要由位置檢測系統完成，位置檢測系統將監測到的信息反饋給控制系統后，控制系統又會對相關的指令進行確認與修正，以確保整個數控機床正常運轉。

　　(2)數控機床系統的特點。

　　數控機床對于現代生產效率的提高有著重要的意義。

　　由于數控機床三個組成系統之間的緊密協調工作，使得整個數控系統在生產運行過程中具有以下特點：①在運行過程中，整個數控機床系統具有較強的安全可靠性。

　　②數控機床運作的環境要求整個系統具有較強的環境適應能力，即使在高溫、潮濕等環境下也能實現正常運行。

　　③數控機床的開關設備可以承受頻繁的起動，運行狀態相對穩定，數控機床系統整體性能比較高。

　　2.數控機床故障常用診斷方法及維修特點分析

　　數控機床通常由機床主體、控制介質和數控系統組成，而數控系統是整個數控機床的核心，在整個機床中起指揮作用。

　　根據數控機床的機構和數控系統的特點，在數控機床出現故障的情況下，一般可以采用以下辦法進行故障診斷。

　　(1)直觀法。

　　直觀法是數控機床發生故障時應用最廣泛的一種診斷方法。

　　它主要通過數控機床出現的異常現象、情況等直接觀察而對機床故障進行定位、排查和診斷。

　　比如可以通過直觀檢查了解機床重要部件的磨損、松動或者脫落等情況;如果故障出現時伴隨有燒焦味，那么維修人員就可以著重檢查數控機床的線路以及各類保護性開關、電阻等;此外，還可以通過直接的接觸和感覺來判斷數控機床各個設備的運轉溫度是否正常等。

　　(2)功能程序測試及報警信息診斷法。

　　由于數控機床一般都設置有自我診斷程序，所以如果數控機床出現故障后通過直觀方法無法鎖定故障的范圍，就可以充分利用機床本身的自我診斷程序進行故障診斷。

　　維修人員只需在數控系統中輸入一定的功能測試程序就可以了解機床的程序運行情況，從而分析故障產生的原因。

　　另外，機床的自我診斷功能一般包含機械運行情況信息顯示功能，當故障發生時，顯示中會出現相應的故障報警信息，維修人員通過這些信息就可以大概地清楚機床故障產生的情況。

　　(3)參數調整分析法。

　　數控機床的參數變化對機床的整體性能有很大的影響，所以，在數控故障檢查中，數控機床的參數變化也是診斷機床故障的重要依據。

　　由于參數設置對數控系統起著決定性作用，可以通過參數的設置來調整系統的運行，因此，故障發生時，維修人員就可以通過參數的調整來進行故障診斷與排除。

　　(4)部件置換診斷法。

　　數控機床在運行過程中，如果某個部件出現問題也會導致機床故障的發生。

　　維修人員在不能確認是哪一部分出現問題的情況下，就可以通過更換新的部件來檢查，看是否是由于部件損壞造成的故障。

　　(5)原理分析法。

　　原理分析法是從數控的基本工作原理方面分析和判斷機床故障的方法，主要是通過對邏輯電平和特征指數的分析來對故障進行診斷。

　　這種診斷方法對維修人員有較高的技術水平要求，維修人員不僅要深入而全面地掌握數控機床的系統運行原理，還要對各個部件的工作原理有清醒的認識，才能準確地進行分析并對故障定位。

　　一般情況下，可以把數控機床故障分為機械故障和數控系統故障。

　　機床故障診斷后，要對數控機床進行維修，就要進一步明確這兩種故障維修的特點。

　　整體來看，機床機械故障維修一般遵循先簡后精的原則，首先通過直接觀察等方法大概判斷出故障的范圍及位置，對部位進行簡單的維修，通過簡單維修對故障進行確認后，再確定合理的維修方案對故障進行精密維修，從根本上解決機床故障，使數控機床恢復正常運行。

　　而相對于機械故障，數控系統故障就復雜得多。

　　因為系統故障涉及到氣動、液壓和電氣等方面的內容，所以檢查也要求比較詳細和深入，維修一般遵循先外部后內部、先一般后特殊和先簡單后復雜的原則。

　　3.數控機床故障維修措施與方法

　　(1)系統復位、初始化法。

　　這種維修方法主要是針對數控機床系統因程序錯亂而導致的故障，這種情況下，機床往往會因為系統編程或瞬間的故障而停止運行，故障報警系統也會出現相應的故障信息提示。

　　對于這種故障，可以采取強行斷開電源，稍等片刻后再開電源按復位鍵進行機械復位，看能否讓機床恢復正常運作。

　　而故障報警系統復位處理通常被用于因線路接觸不良或系統存儲壓力過小等引起的故障報警，在對系統進行復位和初始化前一定要做好系統數據備份工作，以便于初始化操作無法排除故障后對機床的硬件進行進一步的分析和診斷。

　　(2)參數設置法。

　　由于參數設置正確與否對數控機床的正常運行有著非常大的影響，參數設置出現一點小的錯誤都會導致機床在某方面功能的喪失，影響機床的整體性能，甚至使機床停止運作。

　　這種情況就可以通過運用機床系統的快速搜索功能，對相關參數進行對照和分析，找出故障原因，對參數進行校對和設置，使數控機床恢復正常工作。

　　(3)參數微調法。

　　如果系統參數重新設置后，數控機床的故障仍然無法排除或者不能按照工作要求精確地運行，這時候就可以考慮運用微調參數的方法來對機床參數進行進一步地優化。

　　因為機床的系統和其他電氣系統之間是否達到最佳控制，對機床整體運作效率有著重要的影響，而通過參數微調就可以使這種系統間的控制達到最佳的標準。

　　(4)模塊更新替換法。

　　模塊更新替換法往往能使機床故障維修變得簡單而快速，所以在數控機床故障維修時得到普遍的使用。

　　這種維修辦法只需要更新或替換掉故障產生的系統模塊，并重新設置好相關的參數，就能快速地排除機床故障，使機床恢復正常運行。

　　(5)提高加強機床抗干擾能力。

　　如果數控機床在運行過程中受到強烈的干擾，機床的正常運作就會受到影響。

　　所以，針對由于電源開關引起的機床故障，就可以通過利用接地的方式來降低高頻對數控機床影響的維修方法進行故障排除。

　　此外，也可以通過保持電源電壓的穩定性，提高電源的負載能力，使機床的抗干擾能力得到一定的加強。

　　4.結語

　　數控機床任何一個部件或者系統出現異常情況都會造成機床故障的產生，所以在故障診斷過程中，維修人員要對機械主體、數控系統和重要部件等進行綜合的檢查與分析，確定故障發生的位置及原因，進而采取針對性的維修措施和方法，盡快清除機床故障，保障數控機床正常運作。

　　此外，對數控機床進行日常的維護和保養，不但可以大大降低機床故障的發生，還可以有效提高數控機床的使用效率，減少因產生故障造成對生產活動的影響。

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