1．控機床故障診斷與維修的概念

      數(shù)控機床(Numerically controlled Machine Too1)采用了計算機數(shù)控(computerized Numerical contro1)系統(tǒng)，因此也稱為計算機數(shù)控機床或CNC機床。數(shù)控機床綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、精密測量、現(xiàn)代機械制造和數(shù)據(jù)通信等多種技術(shù)，是機械加工領(lǐng)域中典型的機電一體化設(shè)備，適于多品種，中小批量的復(fù)雜零件的加工。
      要保持?jǐn)?shù)控機床的完好率，就要求對數(shù)控機床的可靠性、可維修性和可用性提出更高的標(biāo)準(zhǔn)，衡量可靠性的主要指標(biāo)是平均故障間隙時間MTBF，MTBF就是數(shù)控機床在使用過程中發(fā)生了N次故障，每次故障修復(fù)后又投入使用，測其每次故障前工作持續(xù)時間為t1，t2……tN0，其平均故障間隙時間MTBF=T／N。(T為t1，t2……tN0之和)?？删S修性的衡量指標(biāo)是平均修復(fù)時間(MTTR)。MTTR是規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，機床在任一規(guī)定的維修級別上，修復(fù)性維修總時間與在該級別上被修復(fù)產(chǎn)品的故障總數(shù)之比。簡單地說就是排除故障所需實際直接維修時間的平均值，MTTR＝(Σti)／n(ti為第i次修復(fù)時間，n修復(fù)次數(shù))，可用性是在要求的外部資源得到保證的前提下機床在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時刻或時間區(qū)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定的功能狀態(tài)的能力。它是產(chǎn)品可靠性、維修性和維修保障的綜合反映?？煽啃允菑难娱L其正常工作時間來提高產(chǎn)品可用性，而維修性則是從縮短因維修的停機時間來提高可用性。
      近幾年國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)MTBF大都超過lO000h，但國際上先進企業(yè)數(shù)控系統(tǒng)MTBF已達80000h，雖然我國機床工業(yè)取得了較大進步，每年的產(chǎn)量達到了千臺以上，但我國的機床大都水平較低且有缺門。一些用戶對數(shù)控機床的故障還不能及時做出正確的判斷和準(zhǔn)確地排出故障，生產(chǎn)廠家的售后服務(wù)又不能及時地到現(xiàn)場服務(wù)。目前，國內(nèi)各行業(yè)中的數(shù)控系統(tǒng)開動率平均僅達到25％左右。

      2．?dāng)?shù)控機床故障的類型與特點

      數(shù)控機床的故障是指機床不能完成預(yù)定功能的事件或狀態(tài)稱為故障，即喪失完成規(guī)定的功能，按故障引起的結(jié)果可分為致命性故障和非致命性故障，前者會使產(chǎn)品不能完成規(guī)定任務(wù)可導(dǎo)致人或物的重大損失，最終使任務(wù)失?。缓笳卟挥绊懭蝿?wù)完成，但會導(dǎo)致非計劃的維修。按故障的統(tǒng)計特性又可分為獨立故障和從屬故障。前者是指不是由于另一產(chǎn)品故障引起的故障，后者是由另一產(chǎn)品故障引起的故障。按照數(shù)控機床故障頻率的高低又可分為早期故障、偶然故障和耗損故障。

      如圖所示，早期故障是指機床使用初期，由于設(shè)計或生產(chǎn)等原因引起的故障，在這段時間內(nèi)，機械處于磨合階段，機械零件或電子元器件經(jīng)受不了初期的考驗而損壞。所以故障發(fā)生的頻率相對來講要高一些。偶然故障是指機床投入使用一段時間后，產(chǎn)品的故障率降到較低的水平，但基本上處于平衡狀態(tài)，此時，可以認(rèn)為故障率為常數(shù)，這個時期，機床的故障主要是由偶然因素引起的偶然故障，是機床的主要使用期，一般為7～10年。耗損故障是

通過事前檢測或監(jiān)測可預(yù)測到的故障，是由于機床的規(guī)定隨時間增加而逐漸衰退引起的，耗損故障可以通過預(yù)防維修，防止故障發(fā)生，延長使用壽命，或在將到耗損期前及時更新以保證機床的使用壽命。

      控機床故障的特點：數(shù)控機床一般由數(shù)控系統(tǒng)，包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服系統(tǒng)、強電控制柜、機床本體和各類輔助裝置組成。

      數(shù)控機床的復(fù)雜性使其故障具有復(fù)雜性和特殊性，引起數(shù)控機床故障的因素有很多，不能只看故障的現(xiàn)象，要透過現(xiàn)象去檢查引起故障的綜合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法給予排除。

      3．?dāng)?shù)控機床故障診斷及排除方法

      數(shù)控機床故障診斷一般包括故障檢測、故障判定及隔離和故障定位。診斷方法一般采用復(fù)位法、交換備件法、功能自診斷法、振動敲擊法和原理分析法。

      3.1 復(fù)位法：因瞬時故障引起的報警，可用硬件復(fù)位來排除故障，若系統(tǒng)工作區(qū)因電壓不穩(wěn)或屏幕亂碼、混亂、則系統(tǒng)必須進行初始化清除。清除前應(yīng)對數(shù)據(jù)、程序等進行拷貝復(fù)制。

      3.2 交換備件法：以備用電路板替換被診斷有故障的電路板并進行初始化開機，使機床迅速進行運轉(zhuǎn)，這是目前最常用的排出故障的方法。

      3.3 功能自診斷法：利用機床的自診斷功能，根據(jù)CRT顯示的報警信息，可判斷出故障的大致原因。

      3.4 振動敲擊法：數(shù)控系統(tǒng)的故障時有時無。原因多是電子元器件的虛焊或接觸不良引起的，用絕緣物輕輕敲打疑點處，故障可能會重現(xiàn)。

      3.5 原理分析法：根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，從邏輯上分析各點的電壓及相關(guān)參數(shù)，然后用萬用表、示波器、信號發(fā)生器、邏輯筆等對其測量，分析和比較，從而對故障進行定位。

      4．?dāng)?shù)控機床故障管理

      機床可靠性是用故障出現(xiàn)的頻率加以度量的，對機床可靠性的分析、評價和改進都離不開故障信息。建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)的目的是保證故障信息的正確性、完整性，并及時利用故障信息進行分析、改進、以實現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性增長。
      故障報告：機床任何功能級在規(guī)定的檢驗和運行期間發(fā)生的故障均應(yīng)向規(guī)定級別的管理部門報告。故障報告應(yīng)以故障卡片、文件等書面形式進行，以便審查和存檔。故障報告系統(tǒng)可充分利用已有的信息管理系統(tǒng)，以避免不必要的重復(fù)。故障報告工作要及時、正確。故障報告應(yīng)具有良好的可追蹤性。
      故障分析：故障發(fā)生后，負(fù)責(zé)檢驗和運行的現(xiàn)場負(fù)責(zé)人，應(yīng)及時通知有關(guān)人員進行現(xiàn)場調(diào)查，對故障進行核實并進行工程分析和統(tǒng)計分析，以便有針對性采取糾正措施。
      故障糾正：糾正措施要經(jīng)過分析、計算和必要的試驗驗證，證明是可行的并且有效的，方可付諸實施。故障糾正活動完成后，應(yīng)編寫故障分析和糾正報告， 匯集故障分析和糾正過程形成的各種數(shù)據(jù)和資料，對故障件應(yīng)妥善保管，以便進一步研究分析。