工业4.0时代下数据机床故障诊断的思考剖析
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数控机床故障的分析及处理数控机床是一种高精度、高效率、高自动化性能的机床设备,但在使用过程中也存在一些故障问题。
对于数控机床的故障,我们可以通过具体的分析和处理来解决。
对于数控机床的故障,我们需要进行详细的分析。
分析时可以从以下几个方面入手:1. 故障现象:包括机床的异常声音、运动错误、程序执行错误等。
2. 故障发生的时间:是否在开机时发生、在加工中发生、还是在关机时发生。
3. 故障的范围:是机床整体故障还是某个部件故障。
4. 故障出现的频率:是否时常出现还是偶尔出现。
5. 故障出现的位置:是在控制系统中还是在机床结构中。
接着,根据故障的具体情况,我们可以采取不同的处理方法:1. 自检:对机床进行自检,检查电源、电气设备、接口连接等是否正常。
2. 参数检查:检查机床的参数设置是否正确,包括速度、加工深度、刀具尺寸等。
3. 编程检查:检查机床的程序是否正确,包括程序代码、坐标系、插补方式等。
4. 零件检查:检查机床的零部件是否损坏,包括导轨、刀具、连接件等。
5. 通信检查:检查机床与其他设备的通信是否正常,包括与上位机、外部传感器的通信等。
在处理故障时,我们可以采取以下几种方法:1. 重新启动:将机床关机后重新启动,看是否能够解决问题。
2. 调整参数:根据故障现象和分析结果,适当调整机床的参数,以解决问题。
3. 更换零件:如果机床的某个零部件损坏,可以进行更换,以恢复机床的正常运转。
4. 软件升级:如果故障是由于机床软件的问题造成的,可以进行软件升级,以解决问题。
5. 寻求专业帮助:如果以上处理方法都无法解决问题,可以寻求专业的技术人员来处理故障。
对于数控机床的故障,我们需要进行详细的分析,并根据具体情况采取相应的处理方法。
通过及时的分析和处理,可以提高机床的工作效率,减少故障对生产的影响。
数控机床常见故障分析及诊断方法数控机床故障诊断与维修是一门涉及计算机技术、机械加工知识以及电子技术的综合性学科,对于从事数控机床设备调试、维护和管理的人员来说,数控机床故障诊断与维修是其必须掌握的基本技能。
数控机床在使用过程中,经常会出现一些故障,影响了数控机床的正常运行。
下面就数控机床常见故障分析与诊断方法作一简要介绍:一、常见故障分析与处理1。
2。
检查主轴箱内润滑油情况,如有缺少或变质应予补充;若无异物进入水冷却系统时,还可利用手感判定密封件是否损坏(外观);清洗液压缸活塞杆表面污垢后涂上润滑脂等办法来确认。
3。
测量并记录振动值,当发生严重振荡且超差范围较大时,则需更换新品;4。
将刀具装夹到相同规格型号的卡盘上校验,然后逐个取走所有已磨好的刀片,再按原位置安放回去,此操作顺序不得颠倒(1)。
这样做既保证切削精度又防止产生干涉。
(2)根据零点偏移量,决定每把刀具在各坐标轴向左右两侧的距离是多少,例如x轴为0~5mm, y轴为--5mm, z轴为++5mm。
4。
通过图像显示功能键监视CNC系统状态,直接输入数字信息代码,便可获得实际参考点,这种传递方式比单纯地由计算机屏幕提供给我们参照目标来指导CNC运动轨迹的绘制方案优越很多,也容易被初级用户采纳,但它仍存在着明显局限性—即只能沿Z轴方向移动而非X、 Y、 Z三个轴的联动;另外,数字化几何模型的转换速率受数字化仪读写器速度的约束。
5。
排除空气效果极佳的消声罩,配套齐全完整的排屑机构,改善粉尘环境条件;铣床高温报警开关失灵引起高温报警停车,铣床触摸屏线路板烧毁等问题都造成伺服驱动器不稳定甚至崩溃。
因此平时要注意保养,避免出现因元件老化而带来的恶劣结果。
二、典型数控系统故障特征1。
6。
该故障属“软”故障类别,但反映在硬件部分时,往往伴随某些附加告警信息,对复杂故障尤其适用。
三、数控机床故障诊断思想与步骤总之,解决任何一台数控机床的故障均可遵循先简后繁,先易后难的次第展开,逐渐深入探讨研究,最终达到彻底治愈故障的目的!7。
探究数控机床故障诊断与排除摘要:集多种技术于一体的机械加工机电设备数控机床,是集技术密集和知识密集的自动化设备,运行过程难避会发生故障,严重影响数控机床开动率,造成设备闲置和资源浪费,因此要加强对其故障原因的分析,加强对故障的诊断。
文章重点介绍了数控机床故障的常见类型,分析了其故障诊断的主要方法及基本思路,并例举案例对数控机床的维护进行了有意义的研究。
关键词:数控机床;故障诊断;故障排除数控机床技术起源于美国的机电一体化设备,它集计算机、精密测量、自动控制、数据通信和现代机械制造等技术于一体,最初是用于解决航空航天复杂零件的制造问题,运作高效,能按程序自动加工零件,而无需使用复杂和特殊的工装夹具,质量稳定,生产效率高,可以以一个更好的方式来自动化批量加工品种多样的复杂的零件,保持加工零件的一致性,便于产品的升级换代,同时具有机动灵活、精度高、速度快的特点,必须有强大的可靠性和可用性。
然而随着数控机床因而在机械制造业中的比例越来越大,数控机床在使用过程中发生故障的可能性大大增强,诊断故障并维修排除才能保障数控机床长期可靠运行。
一、常见的数控机床故障分类数控机床发生故障的原因比较多且复杂,涉及的知识面广,技术难度大,诊断与排除故障往往存在很大的困难,根据数控机床的故障性质、起因、有无诊断显示、装备情况和是否具有破坏性及部件故障等分为以下几种分类:(一)电源故障。
电源发生故障,既无法启动,对于其维修,需对照原理图进行。
(二)有无诊断显示故障。
根据故障有无诊断显示可以分为有、无诊断显示故障。
无诊断显示的故障只能根据出现故障前后的情况来分析判断,较难排除。
有诊断显示的故障相对来说比较容易排除,此种故障的经常是软件报警显示的故障与硬件报警显示两种类型。
其中硬件报警显示故障可以通过各单元装置上的指示灯找到,一般以报警号的形式出现软件报警显示故障往往可以在数控系统显示器上显示。
系统无报警显示故障,比较复杂和困难的诊断,通常是由硬件故障造成。
数控机床故障的分析及处理1. 引言1.1 数控机床故障的重要性数控机床在现代工业生产中扮演着重要的角色,其故障会给生产带来严重影响,因此数控机床故障的重要性不可忽视。
数控机床通常用于加工精密零部件,一旦发生故障将导致生产线停止运转,影响整个生产进程。
数控机床的故障修理费用昂贵,长时间停机会给企业带来不小的经济损失。
数控机床的故障可能会造成产品质量下降,从而影响企业的声誉和客户满意度。
及时解决数控机床故障,提高设备稳定性和可靠性,对于保证生产效率、降低成本、提升产品质量具有重要意义。
为此,了解数控机床故障及其影响,采取有效的预防和处理措施,必不可少。
通过加强对数控机床故障的重视和处理,可以最大程度地减少不必要的生产损失,提高生产效率和企业竞争力。
1.2 数控机床故障的影响数控机床故障会直接影响到生产效率和产品质量。
一旦数控机床出现故障,生产线将立即停滞,导致生产计划延误,影响交货时间,进而影响客户满意度。
而且故障可能会导致产品加工尺寸偏差,表面质量不达标,严重时甚至会导致产品报废,带来经济损失。
数控机床故障也会增加维修成本和工时,影响企业的运营成本。
更为严重的是,若故障处理不当,可能导致设备更大范围的损坏,需要更高成本的维修和更长时间的停机,进一步加剧生产线的紧张和不稳定性。
数控机床故障的影响不仅体现在生产效率和产品质量上,还会直接影响到企业的经济效益和竞争力。
对数控机床故障及时处理和预防工作显得尤为重要。
2. 正文2.1 常见数控机床故障1. 电气故障:包括电源故障、控制电路故障、传感器故障等。
电源故障可能导致机床无法正常启动或工作,控制电路故障会造成机床控制系统失灵,传感器故障则会导致机床无法感知工件位置或状态。
2. 机械故障:主要包括传动系统故障、润滑系统故障、机床刚性不足等。
传动系统故障会导致机床无法正常移动或转动,润滑系统故障可能会造成机床零部件磨损严重,机床刚性不足则会影响加工精度和稳定性。
数控机床常见故障分析与诊断方法摘要:针对生产实践中数控机床常见故障的发生,从故障的表现形式来分析数控机床的故障、阐述了独立单元分析法、接口信号分析法、!"#程序法、参数检查法等。
实践证明这些方法大大提高了维修效率。
关键词:数控机床故障分析PLC 诊断方法数控机床在生产使用过程中可能出现多种不同类型的故障,这些故障又有不同的故障成因。
本文总结了数控机床常见故障分析与诊断方法,维修人员通过独立单元分析法、B3E程序法、接口信号分析法等可以大大提高维修效率。
1独立单元分析法在分析工作中,经常利用独立单元的I/O接口信号状态分析来判定它是否有故障。
当独立单元输出不正常时,先查其输入正常与否。
如果输入正常,则独立单元本身有故障。
如果输入不正常,则向前追查前一个独立单元或考虑“负载效应”。
独立单元的输入包括正常输入与干扰信号输入。
正常输入时,在检查故障时,要分析独立单元是有源的还是无源的。
有源独立单元的正常输入包括电源输入与信号输入。
例如:数控系统的硬件结构,可以看作电源系统、控制与位检系统、驱动放大、电动机与传动系统等四大独立单元组成。
干扰信号是一种不正常的输入。
因此,为保证独立单元正常工作,独立单元应该具有良好的防止干扰与抗干扰的措施。
机床电器的触点都可以作为独立单元。
当某点无输出时,查其有无输入信号。
如某点输入正常而无输出,则可判断为该点接触不良故障。
接触不良的成因主要有:虚焊/虚接、氧化或腐蚀、污染等。
2观察检查法也称为“现象分析法”或“常规检查法”。
维修人员在现场要根据望、闻、问、触来分析、判断故障的产生及部位。
(1)外观检查维修人员通过望、闻、触等来发现故障发生时的异常现象,由外向内观察设备的外貌与外部连接以及内部器件的形貌,判断故障可能发生的部位。
有些故障采用这种方法往往可以迅速找到故障成因。
例如:驱动单元的电容与大功率管容易被击穿,就可能在驱动印刷板上有黑烟痕迹并留下焦味。
(2)预查软故障外观检查时,要深入调查。
数控机床常见故障分析及诊断方法数控机床是工业生产中广泛使用的自动设备,其自动化程度高、精度高,能够节省大量的人力和物力,提高了工业生产的效率。
但是,数控机床由于它具有复杂的结构,复杂的构件以及它们之间的复杂的联系,因此它们也容易出现故障。
要正确诊断故障,并尽可能快地解决故障,必须从机床工件运动规律、各部件工作原理、控制系统特性等方面全面分析机床故障。
一、数控机床常见故障1.运行问题数控机床常见的运行问题是电机起动不起动、电机起动不稳定、拖动减速器振动大、刀具转动不稳定等。
这些问题的主要原因是电机输出的功率不足、相应的调速装置结构不合理、驱动系统没有正确地平衡对称等。
2.精度问题数控机床的精度问题主要是运动精度、定位精度和回转精度不够准确等。
这些问题的原因一般是电机模拟量或控制量故障,滑台振动,尺寸变形等。
3.控制系统故障数控机床控制系统故障是机床中非常常见的故障之一,这些故障的原因有计算机硬件故障、操作系统故障、程序错误等。
二、故障分析与诊断方法1.运行故障分析当数控机床出现运行故障时,首先应进行现场检测,确定故障类型,确定发生故障的精度和时间,以及故障是否伴有异常的声音、振动和其他特征。
在检测过程中,应详细观察受故障部件的外观情况,以确定故障是否与部件本身有关。
通过检查设备电气控制系统,可以根据故障模式和模拟值判断是否存在故障。
2.精度故障分析当发现数控机床的精度故障时,首先应检查机床的性能,其中包括机床的运动精度、定位精度和回转精度。
此外,应进行精度检查,对机床进行校正,查看机床有无磨损、回转不稳定等情况。
最后,在查看机床的调整和使用空间分布图时,应同时注意机床的摆动变形和非理想支撑。
3.控制系统故障分析当发现数控机床控制系统故障时,应尽可能快地分析出故障原因,进行有效的维修和维护。
首先,检查控制系统的硬件组件是否工作正常,如控制卡、驱动器、调速器等,以及检查控制系统的计算机软件是否正常。
此外,应检查与控制系统相关的输入、输出电路接口是否连接正确,确保输入控制信号的准确性,并查看控制系统的程序程序代码是否正确。
数控机床故障的分析及处理数控机床是一种高效的 CNC 机器,但它也可能会出现故障。
本文将分析和处理数控机床的故障。
一、故障现象1. 加工精度下降数控机床加工精度由众多因素决定,比如机床的重复定位精度、加工刀具的磨损、加工材料的质量与粘合度等。
如果加工精度下降,则极有可能是机床硬件或软件故障所致。
2. 报警与故障信号当机床系统出现异常时,数控机床往往会发出口令音或其他可感知的警示音,提示操作人员进行必要的操作,比如更换刀具、调整自动送料系统等等。
此外,数控机床还会在报警窗口显示相关错误信息,供操作人员进行故障排查。
3. 操作不稳定当数控机床出现操作难度大,人机交互不稳定等问题时,时常是硬件故障所致。
例如,运动系统的驱动电机故障、工作装置的轴承结构磨损等。
二、故障处理当数控机床发生故障时,我们应该采取以下措施:1. 检查电源连接在排除机床设备本身的故障前,请先检查电源连接,并确保机床马达正常运转。
如果机床无法使用,则需要检查电源插头、电线、保险丝等,查明故障原因并予以修复。
2. 系统配置检查操作人员应该检查系统配置是否正确,包括控制器的参数设置、加工程序的设置等。
如果某个参数设置不当,则会导致加工精度下降或软件系统故障。
3. 机床维护系统维护往往是避免机床故障的关键。
定期进行系统维护应该是企业的常规工作之一。
在日常的维护中,操作人员应该检查机床的各个部件的损耗情况,并根据操作手册的要求完成清洗、更换工作。
4. 报警信息在数控机床出现警示或故障信号时,请及时更换刀具、调整自动送料系统或进行其他运维。
如果需要进行高级的处理,请联系机床厂家或专业的数控机床维护公司。
始终注意操作人员的安全并遵守操作手册中的安全规定。
总之,数控机床故障处理需要技术团队和操作人员需个人各司其职,密切配合,避免造成不必要的损失。
数控机床的故障诊断与维修技术1引言随着世界制造业加工中心向中国的转移,外企的大量进入,带动了数控机床的大量应用。
数控机床具有投入大,又集机、电、液于一身,具有技术密集和学问密集的特点,一旦出了问题,修理比较困难,对企业的影响较大。
由于职教的相对滞后,现在数控机床的“使用难,修理难”问题,已经是影响数控机床有效利用的首要问题。
本文从实践动身,对数控机床故障的分析、诊断及维护,作具体剖析。
2数控机床故障的类型虽然数控系统有许多种,但从总体上来说,数控系统的故障可以分为三大类:硬件故障、软件故障、混合型及应用型故障。
硬件故障主要指数控机床存在硬件的损坏,这时需要拆机床,找到损坏的部件,加以更换或修理,工作量大且对机床的影响也大。
软件故障主要指数控机床的软件出了问题,不需要拆床子。
由于数控机床的软件包括好几个部分,我们首先要推断是哪部分出了问题。
第一部分指数控系统厂家做的,集成在启动芯片内,掌握机床的启动及监控机床的运行,这部分程序机床厂家一般也取不出来,一般不出问题,一旦出了问题,就得找系统厂家来解决。
假如床子长时间不用,那么每隔一段时间也要开一下,主要是给内部的电池充电,防止这部分监控程序由于断电而出问题。
其次部分指PMC 程序及内部参数的设置,一般出了问题后,用事先备份的恢复即可。
像西门子系统具有在线诊断功能,一般也是通过互联网把相关参数回传,使系统恢复到初始状态。
第三部分是指用户编的程序,一旦出了问题就不能正常加工出合格的零件。
应用型故障主要指由于操作人员技术不娴熟,设置了错误的参数及其它错误的操作引起机床软故障,可能又会使机床产生误动作引起硬件的损坏,这样消失的软硬混合型故障。
另一方面也包括由于操作人员对机床保养不当,引起机床性能不能正常发挥的故障。
3数控系统硬件故障的检查与分析 3.1 CNC系统的组成3.2 数控硬件的检查方法3.2.1 系统的自诊断方法(1)指利用数控系统的硬件报警功能。
数控机床故障的分析及处理【摘要】数控机床作为现代制造业中不可或缺的设备,在生产中难免会遇到各种故障。
本文从常见的数控机床故障、故障原因分析、处理方法、预防措施以及维护保养等方面展开讨论。
首先介绍了常见的数控机床故障,包括电气故障、机械故障等。
其次分析了故障产生的原因,如操作不当、零部件老化等。
然后介绍了故障的处理方法和预防措施,强调了维护保养的重要性。
在结论部分指出了提高数控机床稳定性的重要性,持续改进故障处理方法的必要性,并展望了未来发展方向。
通过本文的研究,希望能够帮助读者更好地理解和处理数控机床故障,提高生产效率和设备运行稳定性。
【关键词】数控机床故障、分析、处理、常见故障、原因分析、处理方法、预防措施、维护保养、稳定性、持续改进、未来发展方向1. 引言1.1 数控机床故障的分析及处理本文将从常见的数控机床故障、故障的原因分析、故障的处理方法、预防措施以及维护保养等几个方面进行详细的介绍。
通过对这些内容的分析,可以帮助读者更好地理解数控机床故障的特点和规律,提高对故障的诊断和处理能力。
数控机床故障的分析及处理是一个复杂而重要的工作。
只有不断地加强对数控机床故障的学习和实践,才能更好地提高数控机床的稳定性,确保其正常运行和生产效率。
希望本文能为读者提供一些有益的信息和参考,帮助他们更好地应对数控机床故障带来的挑战。
2. 正文2.1 常见的数控机床故障1. 电气故障:主要表现为电源线路接触不良、电气元件老化或损坏、电磁干扰等,导致机床无法正常工作。
2. 机械故障:常见的机械故障包括传动系统故障、导轨磨损、主轴过热等,会导致机床精度下降或无法正常加工。
3. 润滑故障:润滑系统故障会导致机床零部件摩擦增加、磨损加剧,影响机床的稳定性和寿命。
4. 控制系统故障:控制系统故障可能是由于程序错误、参数设置不当或控制卡故障等原因引起,导致机床无法按照预定程序正常运行。
以上是数控机床常见的故障情况,了解这些故障类型并及时进行分析和处理,可以有效提高机床的稳定性和工作效率。
数控机床故障的分析及处理【摘要】数控机床故障是制造业中常见的问题,对生产效率和产品质量造成严重影响。
本文首先介绍了数控机床故障的重要性和频发原因,接着分析了数控机床故障的分类和常见表现。
然后详细探讨了诊断方法、处理技巧和预防措施,为读者提供了解决问题的方向和方法。
结论部分强调了加强维护和提升处理效率的必要性,同时展望了未来数控机床故障处理的发展方向。
本文旨在帮助读者更好地理解数控机床故障,提高工作效率和质量,推动制造业数字化转型。
通过细致分析和全面解决方案的提供,相信读者能够更好地应对数控机床故障带来的挑战,实现生产过程的稳定和可持续发展。
【关键词】数控机床、故障、分析、处理、重要性、频发原因、分类、常见表现、诊断方法、处理技巧、预防措施、维护、效率、发展方向。
1. 引言1.1 数控机床故障的重要性数控机床作为现代制造业中的重要设备,其稳定运行对于生产效率和产品质量至关重要。
数控机床故障的发生会导致生产中断,增加维修成本,并且可能损坏关键零部件,影响设备的寿命。
及时有效地处理数控机床故障对于企业的生产经营十分重要。
数控机床故障的重要性体现在以下几个方面:故障会直接影响生产计划的完成情况,造成生产延误,从而影响产品的交付进度;故障会增加维修成本,包括人力、时间和零部件等方面的成本,影响企业的经济效益;故障可能会引起连锁反应,导致整个生产线的停摆,进一步提升成本和降低生产效率。
对数控机床故障的重要性不能低估,企业需要重视并且加强对数控机床的维护和管理,提高设备的稳定性和可靠性,以确保生产运行的顺利进行。
对数控机床故障的及时诊断和有效处理也是非常关键的,只有这样才能最大程度地减少故障对生产造成的不利影响。
1.2 数控机床故障频发的原因1. 设备老化:随着数控机床的使用时间增长,设备内部的各种零部件和连接件容易出现磨损或老化,从而影响设备的正常运行。
2. 操作不当:操作人员对数控机床的操作不熟练或操作不规范,容易造成设备的过载运转或操作失误,导致设备出现故障。
1
工业4.0时代下数控机床故障诊断的思考
摘要:“工业4.0” 是以信息物理系统(Cyber Physical System,CPS)为基础,以
生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命,它推动装备制
造业转型升级进入关键阶段。本文首先对工业4.0和数控机床故障诊断智能化发
展需求进行了基本概述,分析了数控机床故障诊断特点,论述了基于工业4.0
的数控机床远程故障诊断的技术基础,提出了基于工业4.0的数控远程故障诊断
的基本框架。
关键词:工业4.0;数控机床;远程故障诊断
1.引言
1.1工业4.0概述
2010年德国联邦政府制定的《高技术战略2020》中提出了“工业4.0”战略,
2013年6月在德国汉诺威国际工业博览会上德国联邦教研部与联邦经济技术部
首次提出了“工业4.0”的概念。2014年“工业4.0”再次成为德国汉诺威国际
工业博览会的中心话题[1]。 “工业4.0”的核心就是信息物联网和服务互联网与
制造业的融合创新,即工业4.0等于“互联网+制造”。在我国,装备制造业是制
造业的脊梁,是国民经济的支柱产业,全球需求结构的变化对我国装备制造业的
发展造成了较大的冲击,推动装备制造业转型升级进入关键阶段。两院院士、中
国机械工程学会荣誉理事长路甬祥发表的《网络智能制造——中国制造的未来》,
中国工程院院长、中国机械工程学会理事长周济报告的《制造业数字化智能化与
“中国制造2025”》均对中国制造业升级的阶段性使命做出了详细的阐述。
2014年10月10日,中华人民共和国国务院总理李克强在访问德国期间和
德国总理默克尔,联合发表了《中德合作行动纲领》,重点突出了双方在制造业
就“工业4.0”计划的携手合作[2]。随后颁布的《中国制造2025》[3]在推进制造
过程智能化方面,明确指出在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间,加快人
机智能交互、工业机器人、智能物流管理、增材制造等技术和装备在生产过程中
的应用,促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控
制。
中集集团总裁战略顾问、机械行业资深分析师郑贤玲在作《数字液压:将工
2
程机械直接带入4.0时代》的报告中指出当工程机械步入工业 4.0 时代之后,智
能化的工程机械将会得到应用和普及。智能工程机械是典型的“互联网 +”产品,
它运用工业 4.0 的创新技术,是将智能硬件、嵌入式软件,以及大数据、云计
算、通信等移动互联技术有机结合的产物。智能作业工程机器人适合在特殊环境
下作业,替代人对工程机械的直接操作,可以超视距遥控工程机械或让其自主或
半自主作业,从而提升工作的精确度和安全性[4]。
1.2数控机床故障诊断智能化发展需求分析
数控机床[5] (Numerical Control——NC机床)即数字控制机床,是将电子技
术、自动化技术、传感器技术、PLC技术、液压与气动技术和加工工艺集中一体、
硬件与软件高度集成化的综合性机电一体化系统,是高技术、高智能化产品,是
机、电、检测、计算机、信息处理、通讯技术的综合运用。工业4.0理念的提出,
对数控机床维修理论、维修技术及手段带来了新的变化和冲击,尤其针对高档数
控机床的关键核心技术仍掌握在欧美发达国家手里,国内的数控机床存在应用与
维护水平整体较低、不能实现面向整条生产线的现场状态监测和网络化远程诊
断、不能满足军工产品生产的保密要求等问题,将控制技术系统性、自诊断技术
智能性与传统电气维修技术结合,实现数控机床电气维修由经验维修到智能维修
的转变是当前对数控机床故障诊断研究的一项重大课题。
2.数控机床故障特点
CNC机床由输入/输出设备(I/O接口和设备)、数控装置(CNC装置)、伺服系
统、可编程控制器、检测反馈装置、辅助装置和机床本体(机械部分)等部分组成
[6]
,如图1所示:
图1 数控机床主要组成结构
3
由数控机床的组成框图看出,数控机床各组成部分之间存在着紧密的联系,
数控机床结构的复杂性使其故障具有复杂性、特殊性和多层次性,这也是数控机
床敏感部件出现故障后造成经济损失较大、维护费用较高、维修时间长等特点的
原因。据统计,国内数控机械加工行业每年因设备突发故障造成的零件质量事故
损失占总量的30%,数控机床的故障多发生在电气系统(27.74%)或刀架
(18.41 %),CNC系统 (10.0%),卡盘 、 夹具等机床附件(10.02%),电源
(7.39%),伺服单元(6.35%)等部位[7]。
2.1电气系统故障
数控机床的电气系统即通常所指的强电部分,包括按钮、开关、接近开关、
继电器、电磁阀、传感元件等,分散于电控柜和机床本体的各部位。电气系统常
见故障分为硬件故障和软件故障两类。硬件故障形成的原因主要有数控机床的电
器元件老化、工作环境恶劣、电路过压过流等。软件故障形成的原因主要有操作
者误操作,为RAM供电的电池电压不足;信号干扰;软件死循环;用户程序出
错等。
2.2系统控制板故障
系统控制板主要由主CPU、程序存储器、数据存储器、插补电路、各功能
接口电路以及相应的外围逻辑电路组成。系统控制板故障主要有程序数据不能实
时保存、输入/输出端口接触不良、线路断路等。
2.3输入/输出接口板故障
输入/输出接口板包括各轴的位置控制电路和机床接口部分等。其故障原因
包括插件接触不良、外部短路以及窜入高压将元件相应的电路板烧坏等。
2.4机床电源部分故障
机床电源部分故障的原因主要有电缆破坏造成断路、电网供电质量差、没有
独立的配电箱、电器元件布局不合理,没有相互隔离等。
3.基于工业4.0的数控机床远程故障诊断系统的构想
故障诊断的实质是在诊断对象出现故障的前提下,通过来自外界或系统本身
的信息输入,经过处理,判断出故障种类,定为故障部位(元部件),进而估计
4
出故障可能时间、严重程度、故障原因等,甚至还可以提供评价、决策以及进行
维修的建议[8]。作为典型的互联网+科技产品,数控机床天生具有数字化和信息
化,具备实现4.0的最好基础性技术。
3.1 数控机床远程故障诊断研究基础
数控机床远程故障诊断研究基础包含以下几个方面:
(1)数据机床具有故障自诊断功能
目前数控机床普遍采用PLC进行电气控制,并在系统程序中加入了故障诊
断程序,利用系统动态梯形图信号跟踪能判断故障部位,具有故障自诊断的功能。
(2)具备构建远程故障诊断系统的技术基础
目前,国内高校对数控机床故障诊断的研究主要集中在三个方面:加工过程
监控系统、远程故障诊断和故障预报系统。如北京工业大学高立新等提出了“数
控机床远程机械故障诊断和服务系统”、华中科技大学曾凌峰、西安科技大学姚
晓睿提出了“ 基于 web 远程故障服务系统”、北京航空航天大学徐成莺等提出
了“基于 IE浏览器的数控机床故障诊断系统”、西南交通大学龙玺宇提出了智
能化数控机床诊断系统、西南交通大学赵敏提出了“数控机床智能化状态监测与
故障诊断系统”。
(3)具备信息化管理基础
工业4.0时代要求企业从产品服务理念转变为客户服务理念,由提供产品升
级到提供服务,这就要求企业需拥有进行客户分析的数据基础,具有设备监管平
台。随着3G、GPS、wifi等技术的应用,设备后台监管系统越来越完善,如办
公OA系统、滴滴打车APP等等,为数控机床远程故障诊断信息的实时传输提
供技术性支撑。
3.2 基于工业4.0的数控机床远程故障诊断系统基本框架
基于工业4.0数控机床远程故障诊断技术是借助无线通信技术,采用分层式
的控制模式,通过设备层的数据采集与分析,应用网络服务器,实现设备运营状
态实时传输的目的。“互联网+”数控机床远程故障诊断系统基本框架如图2所示。
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图2
基于工业4.0的数控机床远程故障诊断系统基本框架
4.小结
高档数控机床的多样性、异构性以及多种高新技术高度集成的特点,导致机
床的故障预警和诊断难度大,借助工业4.0相关理念,开发数控机床远程故障诊
断监管系统是降低数控机床维护成本、提高数控机床运行效率的有效途径。本文
提出了基于工业4.0的数控机床远程故障诊断系统基本框架,未对该系统下信息
管理子系统、数据采集子系统、在线状态监测子系统及故障诊断子系统进行详细
论述,这将成为下阶段研究的内容。
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