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王磊
斗山机床（烟台）有限公司 264006
摘要：数控机床在长时间运行过程中容易发生各种机械故障，会直接影响数控机床的加工精度和运行效率。针对数控机床机械故障，应采取科学合理的故障诊断方法，熟悉和掌握数控机床机械故障特点，有效地处理和控制。本文分析了数控机床机械故障诊断发展现状，阐述了几种基本诊断方法，以供参考。
关键词：数控机床；机械故障；诊断方法
数控机床是一种重要的机电一体化设备，被广泛地应用在多个领域。数控机床运行过程中其内部机械零部件受到摩擦、温度、湿度、受力等因素的影响，其运动情况逐渐发生改变，一旦发生机械故障，会直接影响数控机床的正常使用。因此应特别注意数控机床机械故障诊断问题，采取先进的诊断方法和多样化的诊断措施，仔细分析数控机床机械故障发生原因，做好科学的预防和处理。
一、数控机床机械故障诊断发展现状
近年来，数控机床逐渐朝着精密化、自动化、大型化方向发展，内部结构越来越复杂，传统的定期维护检修和事后维修处理模式已经无法满足市场要求，基于现代化科学技术的故障诊断和状态监测成为当前数控机床机械故障诊断研究的重要课题。数控机床机械故障诊断主要是根据数控机床运行过程中的参数变化和各种运行将信息，分析数控机床的运行状态是否正常，判断机械故障的程度和位置，查找机械故障原因，预测机械故障发展趋势，从而采取科学有效的解决对策。
当前，我国在机械故障诊断方面取得了显著的成果，重点包括以下几方面内容：其一，以神经网络、灰色聚类、模糊识别、统计识别等理论为基础的机械故障诊断技术快速发展，在实际应用中取得了良好效果；其二，振动诊断技术越来越成熟，涡流诊断、热象诊断、声诊断和铁谱技术也越来越多地应用在工程实践中，丰富了机械故障诊断形式；其三，振动诊断技术除了实现传统的振动频谱和时域波形分析以外，还实现了全息铺分析、共振解调技术、倒频谱分析、时间序列分析等新功能，极大地提高机械故障诊断的准确性；其四，信号分析处理和数据采集器通过开发应用高效的硬件电路和软件程序系统，实现了大规模、多机组的信号即时处理和实时采集，为数控机床的实时诊断和在线监测提供了便利。
二、数控机床机械故障诊断方法
1、直观判断法
当数控机床发生机械故障时，维修人员首先要搞清楚这种机械故障是长期积累还是突发性的，仔细询问数控机床运行过程中的进给量和背吃刀量，故障发生前后加工件的粗糙度和精度变化以及数控机床之前的故障记录。同时，维修人员要仔细检查数控机床是否存在明显损坏，还可以通过检查加工工件质量来分析数控机床机械故障情况，例如，加工工件尺寸不符合标准，这说明数控机床内部的传动链连接结构发生松动或者间隙过大，检查数控机床传动齿轮和加工工件波纹是否相互吻合，判断主轴齿轮是否出现故障，并且注意观察数控机床的传动轴和滚珠丝杠是否发生变形，传动轴运行过程中是否不规则晃动或者弯曲，如果数控机床轴承和主轴之间的转动异常，会产生较大摩擦力，使得数控机床外表面颜色逐渐泛黄，这时可判断机械故障位置。另外，维修人员还可以通过听各种声音来进行故障诊断，通常情况下正常运行的数控机床会发出有规律、节奏感较强的声响，但是一旦发生机械故障就会发出一些异常声响，这时利用手锤轻轻地敲击数控机床机械零件，有裂纹或者损坏的零器件会发出比较沉闷的声响，如果数控机床气缸中发出间断性的冲击声响，可以是由于气缸中含有异物或者螺纹松动。通过这种常规的诊断方法可以快速分析和判断数控机床的机械故障情况。
2、更换线路板
若经过基础的分析以后，判断是数控机床内部线路板出现故障，如果现场有备用的线路板，可以将数控机床上线路板进行替换，若故障情况消失，则判断确实是原有线路板出现问题，及时做好线路板更换。如果没有多余的线路板，可以利用数控机床自身结构，如数控机床采用RE5020系统，在运行过程中怀疑X轴伺服系统出现问题，由于X轴伺服板和Z轴伺服板的结构形式一致，这时可以将X轴伺服板拆卸下来更换上Z轴伺服板，从而判断是否X轴伺服板出现运行故障，换板过程中，应注意检查设定棒和电位器位置，重新初始化，确保检查安全。
3、报警灯显示法
根据数控机床上不同区域的报警指示灯，基本可以确定故障大致的位置，例如，数控机床主轴伺服控制板上一共设置有四个报警指示灯，而这个指示灯的不同组合、不同代码可以代表数控机床发生了不同的机械故障。检修人员首先要仔细检查进给量、切削条件和刀具是否符合数控机床运行要求，电机是否处于过载 运行状态，其次，使用万用表进行检测，检查数控机床内部保险丝是否熔断，最后再检查电机连接线和速度反馈信号。这种诊断方法比较有针对性，诊断效率较高。
结束语：
当前，数控机床的机械故障诊断方法越来越多样化，而为了保障最佳的诊断效果，应结合数控机床的实际运行要求，选择最合适的诊断方法，并且积极运用现代化科学技术，不断提高数控机床机械故障诊断技术水平。
参考文献：
[1]张莹.数控机床机械故障诊断方法的研究及应用[D].大连理工大学，2005.
[2]陈会莲，谷明月，池丹丹，乔艳萍.神经网络专家系统在数控机床机械故障诊断中的应用[J].噪声与振动控制，2010，01：86-88+92.
[3]刘志刚，赵晓燕.浅谈数控机床机械故障诊断的方法[J].装备制造技术，2007，04：67-68.
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1ms时基SOE检测：
序号 模 件 点 名 点 描 述 动作时间
1 13号A1卡 #1电动给水泵停止状态 10LAC10AP001XB09 17：45：27 352
2 13号B1卡 #2电动给水泵停止状态 10LAC20AP001XB09 17：45：27 353
3 13号C1卡 #3电动给水泵停止状态 10LAC30AP001XB09 17：45：27 354
4 13号C2卡 差胀遮断 10CAA01XB08 17：45：27 355
5 13号E1卡 A送风机停止状态 12HLB11AN001XB22 17：45：27 356
6 13号E2卡 B送风机停止状态 12HLB12AN001XB22 17：45：27 357
7 13号E3卡 B引风机停止状态 10HNC12AN001XB09 17：45：27 358
0.9ms时基SOE检测：
序号 模 件 点 名 点 描 述 动作时间
1 13号A1卡 #1电动给水泵停止状态 10LAC10AP001XB09 17：52：31 884
2 13号B1卡 #2电动给水泵停止状态 10LAC20AP001XB09 17：52：31 884
3 13号C1卡 #3电动给水泵停止状态 10LAC30AP001XB09 17：52：31 885
4 13号C2卡 差胀遮断 10CAA01XB08 17：52：31 886
5 13号E1卡 A送风机停止状态 12HLB11AN001XB22 17：52：31 887
6 13号E2卡 B送风机停止状态 12HLB12AN001XB22 17：52：31 888
7 13号E3卡 B引风机停止状态 10HNC12AN001XB09 17：52：31 889
4改造后的应用
通过这次改造，1号机组事件顺序记录SOE功能正常，提高对1号机组查找事故原因的准确性，缩短事故分析时间，加快事故处理效率性，同时这次改造也完成了1号机组的技术监督要求。按照1号机组的SOE功能改造成功的经验将对2号机组进SOE功能进行改造。
作者简介：
武军（1983），男，回族，籍贯：陕西渭南，本科，从事电厂热控专业工作.现工作于乌苏市东工业园区中电投乌苏热电厂。
斗山机床（烟台）有限公司 264006
摘要：数控机床在长时间运行过程中容易发生各种机械故障，会直接影响数控机床的加工精度和运行效率。针对数控机床机械故障，应采取科学合理的故障诊断方法，熟悉和掌握数控机床机械故障特点，有效地处理和控制。本文分析了数控机床机械故障诊断发展现状，阐述了几种基本诊断方法，以供参考。
关键词：数控机床；机械故障；诊断方法
数控机床是一种重要的机电一体化设备，被广泛地应用在多个领域。数控机床运行过程中其内部机械零部件受到摩擦、温度、湿度、受力等因素的影响，其运动情况逐渐发生改变，一旦发生机械故障，会直接影响数控机床的正常使用。因此应特别注意数控机床机械故障诊断问题，采取先进的诊断方法和多样化的诊断措施，仔细分析数控机床机械故障发生原因，做好科学的预防和处理。
一、数控机床机械故障诊断发展现状
近年来，数控机床逐渐朝着精密化、自动化、大型化方向发展，内部结构越来越复杂，传统的定期维护检修和事后维修处理模式已经无法满足市场要求，基于现代化科学技术的故障诊断和状态监测成为当前数控机床机械故障诊断研究的重要课题。数控机床机械故障诊断主要是根据数控机床运行过程中的参数变化和各种运行将信息，分析数控机床的运行状态是否正常，判断机械故障的程度和位置，查找机械故障原因，预测机械故障发展趋势，从而采取科学有效的解决对策。
当前，我国在机械故障诊断方面取得了显著的成果，重点包括以下几方面内容：其一，以神经网络、灰色聚类、模糊识别、统计识别等理论为基础的机械故障诊断技术快速发展，在实际应用中取得了良好效果；其二，振动诊断技术越来越成熟，涡流诊断、热象诊断、声诊断和铁谱技术也越来越多地应用在工程实践中，丰富了机械故障诊断形式；其三，振动诊断技术除了实现传统的振动频谱和时域波形分析以外，还实现了全息铺分析、共振解调技术、倒频谱分析、时间序列分析等新功能，极大地提高机械故障诊断的准确性；其四，信号分析处理和数据采集器通过开发应用高效的硬件电路和软件程序系统，实现了大规模、多机组的信号即时处理和实时采集，为数控机床的实时诊断和在线监测提供了便利。
二、数控机床机械故障诊断方法
1、直观判断法
当数控机床发生机械故障时，维修人员首先要搞清楚这种机械故障是长期积累还是突发性的，仔细询问数控机床运行过程中的进给量和背吃刀量，故障发生前后加工件的粗糙度和精度变化以及数控机床之前的故障记录。同时，维修人员要仔细检查数控机床是否存在明显损坏，还可以通过检查加工工件质量来分析数控机床机械故障情况，例如，加工工件尺寸不符合标准，这说明数控机床内部的传动链连接结构发生松动或者间隙过大，检查数控机床传动齿轮和加工工件波纹是否相互吻合，判断主轴齿轮是否出现故障，并且注意观察数控机床的传动轴和滚珠丝杠是否发生变形，传动轴运行过程中是否不规则晃动或者弯曲，如果数控机床轴承和主轴之间的转动异常，会产生较大摩擦力，使得数控机床外表面颜色逐渐泛黄，这时可判断机械故障位置。另外，维修人员还可以通过听各种声音来进行故障诊断，通常情况下正常运行的数控机床会发出有规律、节奏感较强的声响，但是一旦发生机械故障就会发出一些异常声响，这时利用手锤轻轻地敲击数控机床机械零件，有裂纹或者损坏的零器件会发出比较沉闷的声响，如果数控机床气缸中发出间断性的冲击声响，可以是由于气缸中含有异物或者螺纹松动。通过这种常规的诊断方法可以快速分析和判断数控机床的机械故障情况。
2、更换线路板
若经过基础的分析以后，判断是数控机床内部线路板出现故障，如果现场有备用的线路板，可以将数控机床上线路板进行替换，若故障情况消失，则判断确实是原有线路板出现问题，及时做好线路板更换。如果没有多余的线路板，可以利用数控机床自身结构，如数控机床采用RE5020系统，在运行过程中怀疑X轴伺服系统出现问题，由于X轴伺服板和Z轴伺服板的结构形式一致，这时可以将X轴伺服板拆卸下来更换上Z轴伺服板，从而判断是否X轴伺服板出现运行故障，换板过程中，应注意检查设定棒和电位器位置，重新初始化，确保检查安全。
3、报警灯显示法
根据数控机床上不同区域的报警指示灯，基本可以确定故障大致的位置，例如，数控机床主轴伺服控制板上一共设置有四个报警指示灯，而这个指示灯的不同组合、不同代码可以代表数控机床发生了不同的机械故障。检修人员首先要仔细检查进给量、切削条件和刀具是否符合数控机床运行要求，电机是否处于过载 运行状态，其次，使用万用表进行检测，检查数控机床内部保险丝是否熔断，最后再检查电机连接线和速度反馈信号。这种诊断方法比较有针对性，诊断效率较高。
结束语：
当前，数控机床的机械故障诊断方法越来越多样化，而为了保障最佳的诊断效果，应结合数控机床的实际运行要求，选择最合适的诊断方法，并且积极运用现代化科学技术，不断提高数控机床机械故障诊断技术水平。
参考文献：
[1]张莹.数控机床机械故障诊断方法的研究及应用[D].大连理工大学，2005.
[2]陈会莲，谷明月，池丹丹，乔艳萍.神经网络专家系统在数控机床机械故障诊断中的应用[J].噪声与振动控制，2010，01：86-88+92.
[3]刘志刚，赵晓燕.浅谈数控机床机械故障诊断的方法[J].装备制造技术，2007，04：67-68.
上接第348页
1ms时基SOE检测：
序号 模 件 点 名 点 描 述 动作时间
1 13号A1卡 #1电动给水泵停止状态 10LAC10AP001XB09 17：45：27 352
2 13号B1卡 #2电动给水泵停止状态 10LAC20AP001XB09 17：45：27 353
3 13号C1卡 #3电动给水泵停止状态 10LAC30AP001XB09 17：45：27 354
4 13号C2卡 差胀遮断 10CAA01XB08 17：45：27 355
5 13号E1卡 A送风机停止状态 12HLB11AN001XB22 17：45：27 356
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7 13号E3卡 B引风机停止状态 10HNC12AN001XB09 17：45：27 358
0.9ms时基SOE检测：
序号 模 件 点 名 点 描 述 动作时间
1 13号A1卡 #1电动给水泵停止状态 10LAC10AP001XB09 17：52：31 884
2 13号B1卡 #2电动给水泵停止状态 10LAC20AP001XB09 17：52：31 884
3 13号C1卡 #3电动给水泵停止状态 10LAC30AP001XB09 17：52：31 885
4 13号C2卡 差胀遮断 10CAA01XB08 17：52：31 886
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7 13号E3卡 B引风机停止状态 10HNC12AN001XB09 17：52：31 889
4改造后的应用
通过这次改造，1号机组事件顺序记录SOE功能正常，提高对1号机组查找事故原因的准确性，缩短事故分析时间，加快事故处理效率性，同时这次改造也完成了1号机组的技术监督要求。按照1号机组的SOE功能改造成功的经验将对2号机组进SOE功能进行改造。
作者简介：
武军（1983），男，回族，籍贯：陕西渭南，本科，从事电厂热控专业工作.现工作于乌苏市东工业园区中电投乌苏热电厂。