数控机床故障诊断论文
数控机床故障诊断论文从不同的角度出发，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。
数控机床故障诊断论文【1】
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。
关键词 数控机床 故障树分析
1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。
2现代故障诊断技术概述
2.1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。
2.2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。
(3)功能程序测试法。
功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，送入数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生可能的部位和故障原因。
(4)模块交换法。
所谓模块交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，从而快速判断故障部位的方法。
(5)原理分析法。
根据CNC组成原理，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数，从而确定故障部位的方法。
这种方法对维修人员要求很高，必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理，才能对故障部位进行定位。
(6)PLC程序法。
根据PLC报警信息，查阅有关PLC程序，对照报警点相应的模块程序，比较相关I/O元件的逻辑状态，判断故障。
数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等，这些方法各有特点，维修时常同时采用几种方法综合运用，分析并逐步缩小故障范围，以达到排除故障的目的。
2.3数控机床故障诊断技术发展趋势
(1)针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用，更强调信息融合策略和处理技术，知识的表示方法;(2)针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高，更强调多智能技术的融合，系统级诊断技术，混合智能诊断技术的研究;(3)针对专家系统知识获取的瓶颈问题，更强调自适应能力和自学习能力的研究，在线诊断技术、多传感器技术的研究。
数控机床的故障诊断研究【2】
摘 要：本文从不同的角度出发，讨论了设备故障诊断的理论和方法。
关键词：数控机床;故障诊断;方法;趋势
1 数控机床故障诊断的.研究意义
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。
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。
2 现代故障诊断技术概述
2.1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。
2.2数控机床故障诊断常用的方法
2.2.1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。
2.2.2 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。
2.2.3功能程序测试法 功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，送入数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生可能的部位和故障原因。
2.2.4模块交换法 所谓模块交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，从而快速判断故障部位的方法。
2.2.5原理分析法 根据CNC组成原理，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数，从而确定故障部位的方法。
这种方法对维修人员要求很高，必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理，才能对故障部位进行定位。
2.2.6 PLC程序法 根据PLC报警信息，查阅有关PLC程序，对照报警点相应的模块程序，比较相关I/O元件的逻辑状态，判断故障。
数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等，这些方法各有特点，维修时常同时采用几种方法综合运用，分析并逐步缩小故障范围，以达到排除故障的目的。
2.3数控机床故障诊断技术发展趋势
2.3.1针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用，更强调信息融合策略和处理技术，知识的表示方法;
2.3.2针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高，更强调多智能技术的融合，系统级诊断技术，混合智能诊断技术的研究。
2.3.3针对专家系统知识获取的瓶颈问题，更强调自适应能力和自学习能力的研究，在线诊断技术、多传感器技术的研究。
3 数控机床故障的诊断展望
数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。
由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响，专家系统在故障诊断领域中的应用，实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。
CNC机床作为一个复杂多变的非线性系统，充分考虑自然情况的变化以及人为误操作，如何结合模糊技术以及人工智能方面的优点，总结出更加智能的故障诊断方法，将是以后需要努力的方向。
随着设备自动化的进一步提高，其故障诊断也变得更加的复杂，特别是对于工程机械来说，要解决作业过程中的所有故障是十分困难的。
鉴于此情况，在技术实力雄厚的科研院所建立远程故障诊断系统，通过Internet与工程机械操作现场连接，建立一个实时故障检测系统，及时地发现作业过程的故障，迅速地进行诊断。
在本地的故障诊断系统无法解决时，利用Internet访问远程故障诊断中心，通过技术实力雄厚的科研院所来解决这些故障，及时地恢复生产，也有效地实现了技术资源共享，因此基于Internet的远程故障诊断系统将是一个重要的发展方向。
数控机床的故障诊断与维修论文【3】
1.数控机床系统结构及特点
(1)数控机床系统的结构组成。
由于数控机床设计理念和设计思想的不同，数控机床种类繁多并各具特点，但是不管哪一种产品，其系统设计都基于同一个原理。
大体来说，数控机床系统一般包括控制系统、伺服系统和位置检测系统三个部分。
其中，控制系统主要负责整个机床的运转过程，它把对部件的相应程序进行运算的结果发送给伺服系统，然后伺服系统根据接收到的控制指令进行分析，机械的运转由相应的电动机来控制，而机械的运动位置和速度的检测主要由位置检测系统完成，位置检测系统将监测到的信息反馈给控制系统后，控制系统又会对相关的指令进行确认与修正，以确保整个数控机床正常运转。
(2)数控机床系统的特点。
数控机床对于现代生产效率的提高有着重要的意义。
由于数控机床三个组成系统之间的紧密协调工作，使得整个数控系统在生产运行过程中具有以下特点：①在运行过程中，整个数控机床系统具有较强的安全可靠性。
②数控机床运作的环境要求整个系统具有较强的环境适应能力，即使在高温、潮湿等环境下也能实现正常运行。
③数控机床的开关设备可以承受频繁的起动，运行状态相对稳定，数控机床系统整体性能比较高。
2.数控机床故障常用诊断方法及维修特点分析
数控机床通常由机床主体、控制介质和数控系统组成，而数控系统是整个数控机床的核心，在整个机床中起指挥作用。
根据数控机床的机构和数控系统的特点，在数控机床出现故障的情况下，一般可以采用以下办法进行故障诊断。
(1)直观法。
直观法是数控机床发生故障时应用最广泛的一种诊断方法。
它主要通过数控机床出现的异常现象、情况等直接观察而对机床故障进行定位、排查和诊断。
比如可以通过直观检查了解机床重要部件的磨损、松动或者脱落等情况;如果故障出现时伴随有烧焦味，那么维修人员就可以着重检查数控机床的线路以及各类保护性开关、电阻等;此外，还可以通过直接的接触和感觉来判断数控机床各个设备的运转温度是否正常等。
(2)功能程序测试及报警信息诊断法。
由于数控机床一般都设置有自我诊断程序，所以如果数控机床出现故障后通过直观方法无法锁定故障的范围，就可以充分利用机床本身的自我诊断程序进行故障诊断。
维修人员只需在数控系统中输入一定的功能测试程序就可以了解机床的程序运行情况，从而分析故障产生的原因。
另外，机床的自我诊断功能一般包含机械运行情况信息显示功能，当故障发生时，显示中会出现相应的故障报警信息，维修人员通过这些信息就可以大概地清楚机床故障产生的情况。
(3)参数调整分析法。
数控机床的参数变化对机床的整体性能有很大的影响，所以，在数控故障检查中，数控机床的参数变化也是诊断机床故障的重要依据。
由于参数设置对数控系统起着决定性作用，可以通过参数的设置来调整系统的运行，因此，故障发生时，维修人员就可以通过参数的调整来进行故障诊断与排除。
(4)部件置换诊断法。
数控机床在运行过程中，如果某个部件出现问题也会导致机床故障的发生。
维修人员在不能确认是哪一部分出现问题的情况下，就可以通过更换新的部件来检查，看是否是由于部件损坏造成的故障。
(5)原理分析法。
原理分析法是从数控的基本工作原理方面分析和判断机床故障的方法，主要是通过对逻辑电平和特征指数的分析来对故障进行诊断。
这种诊断方法对维修人员有较高的技术水平要求，维修人员不仅要深入而全面地掌握数控机床的系统运行原理，还要对各个部件的工作原理有清醒的认识，才能准确地进行分析并对故障定位。
一般情况下，可以把数控机床故障分为机械故障和数控系统故障。
机床故障诊断后，要对数控机床进行维修，就要进一步明确这两种故障维修的特点。
整体来看，机床机械故障维修一般遵循先简后精的原则，首先通过直接观察等方法大概判断出故障的范围及位置，对部位进行简单的维修，通过简单维修对故障进行确认后，再确定合理的维修方案对故障进行精密维修，从根本上解决机床故障，使数控机床恢复正常运行。
而相对于机械故障，数控系统故障就复杂得多。
因为系统故障涉及到气动、液压和电气等方面的内容，所以检查也要求比较详细和深入，维修一般遵循先外部后内部、先一般后特殊和先简单后复杂的原则。
3.数控机床故障维修措施与方法
(1)系统复位、初始化法。
这种维修方法主要是针对数控机床系统因程序错乱而导致的故障，这种情况下，机床往往会因为系统编程或瞬间的故障而停止运行，故障报警系统也会出现相应的故障信息提示。
对于这种故障，可以采取强行断开电源，稍等片刻后再开电源按复位键进行机械复位，看能否让机床恢复正常运作。
而故障报警系统复位处理通常被用于因线路接触不良或系统存储压力过小等引起的故障报警，在对系统进行复位和初始化前一定要做好系统数据备份工作，以便于初始化操作无法排除故障后对机床的硬件进行进一步的分析和诊断。
(2)参数设置法。
由于参数设置正确与否对数控机床的正常运行有着非常大的影响，参数设置出现一点小的错误都会导致机床在某方面功能的丧失，影响机床的整体性能，甚至使机床停止运作。
这种情况就可以通过运用机床系统的快速搜索功能，对相关参数进行对照和分析，找出故障原因，对参数进行校对和设置，使数控机床恢复正常工作。
(3)参数微调法。
如果系统参数重新设置后，数控机床的故障仍然无法排除或者不能按照工作要求精确地运行，这时候就可以考虑运用微调参数的方法来对机床参数进行进一步地优化。
因为机床的系统和其他电气系统之间是否达到最佳控制，对机床整体运作效率有着重要的影响，而通过参数微调就可以使这种系统间的控制达到最佳的标准。
(4)模块更新替换法。
模块更新替换法往往能使机床故障维修变得简单而快速，所以在数控机床故障维修时得到普遍的使用。
这种维修办法只需要更新或替换掉故障产生的系统模块，并重新设置好相关的参数，就能快速地排除机床故障，使机床恢复正常运行。
(5)提高加强机床抗干扰能力。
如果数控机床在运行过程中受到强烈的干扰，机床的正常运作就会受到影响。
所以，针对由于电源开关引起的机床故障，就可以通过利用接地的方式来降低高频对数控机床影响的维修方法进行故障排除。
此外，也可以通过保持电源电压的稳定性，提高电源的负载能力，使机床的抗干扰能力得到一定的加强。
4.结语
数控机床任何一个部件或者系统出现异常情况都会造成机床故障的产生，所以在故障诊断过程中，维修人员要对机械主体、数控系统和重要部件等进行综合的检查与分析，确定故障发生的位置及原因，进而采取针对性的维修措施和方法，尽快清除机床故障，保障数控机床正常运作。
此外，对数控机床进行日常的维护和保养，不但可以大大降低机床故障的发生，还可以有效提高数控机床的使用效率，减少因产生故障造成对生产活动的影响。
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