数控机床故障的诊断研究

　　

 [摘要]故障诊断技术已经有 30 多年的发展历史,但作为一门综合性新学科《故障诊断

学》

,还是近些年发展起来的。从不同的角度出发,设备故障诊断的理论和方法很多,其中故障

诊断专家系统方法是近年来故障诊断领域最显著的成就之一

,其内容包括诊断知识的表达、

诊断推理方法、不确定性推理及诊断知识的获取等。

 

　　

[关键词]数控机床 故障树分析 

　　

 

　　一、数控机床故障的诊断研究意义所在

 

　　故障诊断始于机械设备故障诊断

,主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。

制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具

;制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备

运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容

:一是对设备的运行状态进行监测;二是在发现

异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。

 

　　设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟
(FENMS)推动下,主要以英国倡导的设备综合工程学为指导;美国以后勤学为指导;日本吸收
二者特点

,提出了全员生产维修(TPM)的观点。 

　　美国自

1961 年开始执行阿波罗计划后,出现一系列因设备故障造成的事故,导致 1967 年

在美国宇航局

(NASA)倡导下,由美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故障预防小组

(MFPG),并积极从事技术诊断的开发。美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍
处于世界领先地位。

 

　　英国在上世纪

60-70 年代,以机器保健和状态监测协会(MHMG&CMA)为最先开始研究

故障诊断技术

,在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。 

　　日本的新日铁自

1971 年开发诊断技术,1976 年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工

和铁路等部门处领先地位。

 

　　我国在故障诊断技术方面起步较晚

,1979 年才初步接触设备诊断技术,近年来得到迅速

发展。目前国内对装备的故障诊断技术

,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经

过二十多年的研究与发展

,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如

数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。

 

　　二、现代故障诊断技术概述

 

　　

1.故障诊断主要内容 

　　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。 

　　现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术

,故障分析(诊断)技术和故障修复方法三

个部分。从信息获取到故障定位

,再到故障的排除,作为单独的技术领域发展的同时,又作为故

障诊断的技术共同协调发展。

 

　　

2.数控机床故障诊断常用的方法 

　　

(1)直观法。由维修人员利用感觉器官,观察故障发生时的各种声、光、味等异常现象,查看

CNC 机床系统的各个模块和线路,有无烧毁和损伤痕迹,迅速将故障范围缩小到一个模块或
一块印刷线路板。这是一种最基本和常用的方法。

 

　　

(2)CNC 系统自诊断法。数控系统的自诊断功能,已经成为衡量数控系统性能的重要指标,

数控系统的自诊断功能实时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况

,立即在 CRT 上显

示报警信息

,或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块,这是 CNC 机床故障诊断维修中最

有效和直接的一种方法。