数控机床常见故障类型与诊断研究

学术论文 2018-04-25 11:30:34
    作为典型的机电一体化设备,合理地诊断数控机床发生的故障一直都是困扰维修人员,为难操作人员的主要问题之一,因为目前的数控机床维修人员和操作人员的技术以及专业水平良莠不齐,同时数控机床发生故障的原因又種类繁多,所以在数控机床发生故障的时候,要对数控机床的故障进行诊断需要耗损许多的物力和人力,最烦恼的是,偶尔耗损了人力物力之后,数控机床仍然不能达到良好的维修效果。笔者立足于建立数控机床故障相关的数据库,对数控机床常产生的具体故障进行了详细的分类,同时研究了诊断数控机床的故障的方法,且通过举例的方法,详细分析了诊断数控机床故障的具体过程。
    一、数控机床常见故障类型
    根据使用数控机床发生故障的频率,可以把数控机床故障分类为磨损故障,偶发故障以及初期故障。磨损故障源于失修以及磨损导致的故障。偶发故障是指正常情况下,由于不良操作造成的故障。初期故障常常发生于使用数控机床的初期,发生频率高,这个时期,气动系统,电气,液压故障占据了主要地位。根据使用数控机床发生故障的部位,可以把数控机床故障分类为液压/气动故障,机械系统故障和电气故障。电气故障易引发液压/气动故障,具体体现为驱动故障、执行故障、控制故障以及辅助故障。机械系统故障分为精度超差以及运动失效。电气故障一般由数控故障和线路故障组成,由数控机床的硬件或者软件故障导致。根据使用数控机床发生故障的性质,可以把数控机床故障分类为和随机故障和系统故障。所谓的随机故障,一般是指数控机床在正常的工作状态下偶尔发生的几次小故障。随机故障的发生通常和数控机床安装的质量,数控机床的工作环境等因素相关联。随机故障的鲜明特点,是它有偶发性,因此专业人员在对数控机床进行该类型的诊断时通常较会遇到更多的困难。而系统性障一般是指,当数控机床在一定的条件下,同时超过运行的限度,数控机床必然会产生的故障,因此相较于随机故障,专业人员在对数控机床进行该类型的诊断时通常较容易。根据使用数控机床发生故障的原因,可以把数控机床故障分类为外部故障和自身故障。造成外部故障的愿意是温度过高,电压波动等状况。而造成自身故障的原因则和外部环境没有关系。根据使用数控机床发生故障的报警类型,可以把数控机床故障分类为软件故障报警和硬件故障报警。软件报警指显示器显示出的信息,硬件报警是装置上的警示灯闪烁。
    二、数控机床常见故障诊断
    现在,诊断常见故障的技术研究沿着诊断系统有多个深入方向。国际数控机床故障诊断专家弗兰克认为,诊断故障的方法应该分为基于知识法,基于解析模型法和基于信号处理法。基于知识法,顾名思义,是以人工智能为基础去诊断故障。日益复杂的数控机床控制系统导致获得精确系统模型的困难,然而,以知识为基础的方法是不需要精确的模型的,所以,它的应用前景十分明亮。基于知识法种类繁多,比如以神经网络为基础去诊断。神经网络是由处理单元连接而成的网络,神经网络用于储存信息,用拓扑结构实现对应的映射,同时用并行处理的方法达到输入输出空间的处理。基于神经网络的方法需要对网络进行训练,在获取知识的时候,网络结构自动产生相应的知识,同时把将相关问题的相关知识网罗在网络中,便于通用实现知识推理和获取;神经元的相互作用是神经网络方法进行的关键。以人工免疫算法为基础的诊断法是通过从构造种类各异的自适应网络,动态处理故障的行为。它是模拟生物系统而成的,拥有处理信息的能力。以专家为基础的诊断是由大量专家知识以及方法去解决实际问题的程序。它是由专家数据库,解释程序,知识库等组成的。以专家为基础的诊断方法受到了很大的重视,它被研究最多,同时也具有最为广泛的诊断应用范围。以信号处理为基础的方法不用建立模型,主要思想是,数控机床系统的输出信息和故障间存在关系,这种关系能够使用数学形式来表达。一般有小波变换法,信息融合诊断法,信号处理诊断法等。以解析模型为基础的诊断数控机床故障的方法是产生最早的,以解析模型为基础的诊断数控机床故障的方法要构建精确的诊断对模型,但是复杂的数控机床一般都具有非线性系统,所以该方法的局限性还是很大的。
    三、总结
    数控机床的特征是机电一体化,同时它具有复杂的工作条件,因此会产生各种报警。在排除数控机床故障时,要总结相关的经验,具体情况具体分析,要依据发生故障所产生的现象以及报警信号的差异,同时用若干诊断方法综合诊断故障,以期对数控机床的故障进行合适的分析,以此排除干扰,确定故障发生原因。
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