隨著科學技術不斷的進步和建筑裝飾、家具業的快速發展,數控木工機床也在木材機械

加工領域得到廣泛使用。回顧數控木工機床在中國木材加工領域的20 年發展歷程,其普遍

應用也只有十余年。自從上世紀八十年代,日本莊田木工機械在中國展出第一臺數控木工機

床樣機以后,我國相繼研發了符合國情的具有中國特色的 一、二、三、四、五代數控木工

機床產品。上世紀末,青島大榮自動機械(青島)有限公司首先推出的第五代數控木工機床,

具有五座標銑削加工能力。它不僅適用于木材加工領域,同時可廣泛用于航空、機車零部件

的加工。與發達國家相比差距越來越小,其綜合實力僅此于德囯、美國、日本,而如引進日本技術的上海舒平精工機械有限公司為代表的一系列引進技術的數控木工機床生產企業,也達到了國際先進水平。由于國產機床的性價比與國外相比較,具有明顯的優勢。因而,為數控木工機床在 我國的普及創造了有利條件。但由于諸多原因,數控木工機床在中國的普及率不高,在木材 機械加工設備中的占有率僅為 1%  ,其主要原因是:數控木工機床的技術含量較常規木工 機械設備比較高,一般學歷水平的工人難以操作。舒平精工機械開發的以RZ,PZ,DK等系列為代表的PNC數控木工加工中心,很好的解決了數控木工機床對操作人員要求過高的問題。此外,盡管國產設備的價格低于國外,但對于中 國一大批中小企業就現有價格而言,也只能是望塵莫及。

 

一、數控木工機床管理的重要意義、作用和任務 

 

1、數控木工機床管理的重要意義 

    加強對數控木工機床的科學管理是木材加工企業管理的一個重要范疇,先進的工藝與產

品質量靠它來保證。生產任務能否完成取決于數控木工機床的技術狀況,而技術工人的操作

水平決定了設備的使用壽命。可見,企業的經濟效果與它相關,所以,加強對數控木工設備

的管理對企業經營具有十分重要意義。

 

2、數控木工機床管理的作用 

     (1)加強對數控木工機床的管理是保證企業正常運轉的條件。

    隨著生產的發展和科學技術的進步,生產的機械化和自動化程度越來越高。現代化的數

控木工機床對生產活動所起的作用和對生產活動的影響程度越來越大。數控木工機床是生產

線上的關鍵設備,如果發生故障,就會造成整個生產系統或其部分生產環節停產,妨礙整個

企業的正常生產秩序。因此,使數控木工機床運作經常處于良好狀態,是保證企業處于良好

技術狀態,保證企業生產正常進行的先決條件。

     (2 )加強數控木工機床的管理是提高企業經濟效益的重要手段

    在現代化生產的企業中,產品的主要生產過程是由機器設備直接完成的。因此,反映企

業經濟效果的產品產量、質量、消耗、成本和企業利潤在很大程度上受關鍵性設備(如數控

木工機床等技術狀況)的制約。加強關鍵設備管理,不斷提高設備的完好率和利用率,就可

以增加產品產量,降低產品成本,從而企業可以獲得最大化利潤。

     (3)加強數控木工機床的管理有利于加速企業現代化,操作者技術裝備現代化,是衡

量人類對自然的控制能力的標準。

 

3、數控木工機床管理的任務 

 

    數控木工機床管理的基本任務,就是通過技術、經濟和管理措施進行綜合管理,做到正

確使用、精心維護、科學檢修,使設備處于良好狀態,不斷提高設備的技術含量,達到設備

壽命周期。具體有下列幾個方面:

     (1)數控木工機床的選擇和評價

    根據技術上先進、經濟上合理、生產上可行的原則,正確地選擇和購置設備。同時,還

要進行技術、經濟評價,選擇最佳方案。在購置時,還要充分掌握該類設備的國內外技術發

展現狀和動向。

     (2 )數控木工機床的使用

    包括針對木工機床的特點,合理安排生產任務,為正確使用設備規定一系列有關的規章

制度。還要利用各種形式把操作工人組織到設備管理中來,使設備管理建立在廣泛的群眾基

礎上。

     (3)數控木工機床的檢查、維護保養與修理,保證設備始終處于良好的技術狀態。

    這是數控木工機床管理工作的關鍵。它包括規定的檢查、維護保養、修理周期,編制定

期檢查、維護保養和修理計劃并組織實施。要采取各種措施,保證在用設備完好。

 

二、數控木工機床的合理使用 

 

1、機床位置環境要求 

數控木工機床的位置應遠離振源、避免陽光直接照射和熱幅射、潮濕和氣流的影響。

如機床四周有振源,則機床四面應設置防振溝。否則將直接影響機床的加工精度及穩定性,

使電子元件接觸不良,發生故障,影響機床的可靠性。

 

2、電源要求 

    一般數控木工機床安裝在木材機械加工車間,不僅環境溫度變化大,使用條件差,而且

各種機電設備多,致使電網波動大。因此,安裝數控木工機床的位置,需要對電源、電壓有

嚴格的椌制。電源電壓波動必須在合理的范圍內,并且保持相對穩定,否則將影響數控系統

正常工作。

 

3、溫度條件 

    數控木工機床的環境溫度應低于30 攝氏度,相對濕度小于80.%,一般來說數控機床的 電控箱內部應設有排風扇或冷風機,以保持電子元件始終處于正常溫度和相對濕度狀態下工 作。否則,由于溫度和濕度過高,灰塵增多會使集成電路板產生粘結,并導致短路。

 

4、按說明書的規定使用機床 

 

    用戶在使用機床時,不能隨意更改制造廠對控制系統設定的參數。這些參數的設定直接

關系到機床各部件動態特征。只有補賞參數數值,方可根據實際情況予以調整。

    用戶不能隨意更換機床附件,制造廠在設置附件時,充分考慮各項環節參數匹配。盲目

更換附件會造成各環節參數不批配,甚至造成嚴重事故。

 

三、數控木工機床故障維修素質要求 

    數控木工機床是現代制造技術的基礎,它是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、

精密測量技術和機床設計等先進技術的典型機電體化產品。它具有高效、高精度以及靈活多

變的特點,已廣泛應用于各行業。但是數控木工機床結構及其控制系統復雜、價格昂貴,因

此它對維修人員提出了比普通木工機床維修更高的要求。

 

1.應具有更廣泛的知識面 

    由于數控木工機床是集機械、電氣、液壓、氣動等于一體的加工設備,組成機床的各部

分之間具有密切的聯系,所以其中任何部分發生故障均會影響到其它部分的正常工作。故要

求維修人員不僅要掌握機械、電氣兩個專業的基礎理論知識,而且還應熟悉機床的結構與設

計思想,熟悉控制系統的性能,才能迅速找出故障原因。

 

2.必須善于思考 

    數控木工機床的結構復雜,故障涉及面廣。作為維修人員必須從機床的故障現象,分析

故障產生的原因,透過現象看本質,迅速找到發生故障的根本原因并及時排除。維修人員應

多動腦,勤動手,切忌草率下結論,盲目更換元器件,特別是數控系統的模塊以及印刷電路

板。

 

3.重視經驗積累 

    數控木工機床故障的維修速度在很大程度上依靠平時經驗的積累,維修人員遇到的問

題、解決過的故障越多,其維修經驗也就越豐富。數控木工機床雖然種類很多,但基本的工

作過程與原理卻是相同的。因此,維修人員在解決了某故障后,應對維修過程及處理方法進

行及時歸納、總結,做好文字記錄,以供今后出現同類故障時參考。特別是對于自己平時難

以解決,最終由同行技術人員或專家解決的問題,尤其應該細心觀查,認真記錄,深入思考。

 

4.能熟練操作數控木工機床和使用維修儀器 

    數控木工機床維修人員通常要進入一般操作者無法進行的特殊操操作方式,如:進行參

數的設定與調整、通過計算機以及軟件進行聯機調試、利用編程器監控等。此外,為分析判斷故障原因,維修過程中往往還需要編制相應的加工程序,對機床進行必要的運行試驗與工件的試切削。

 

5.具有較強的動手能力 

    動手能力是維修人員必須具備的素質。但是,對于維修數控木工機床這樣昂貴的設備,

動手維修要有明確的目的、完整思路、細致的操作。動手前應仔細思考、觀察,找準入手點;

動手過程中更要做好記錄,尤其是對于電氣元件的安裝位置、導線號、機床參數、調整值等

都必須做好明顯標記;維修完成后,應做好收尾工作,如將機床、系統的罩殼、緊固件安裝

到位,電線、電纜整理整齊等。

 

四、數控木工機床故障的分類 

 

1、按故障發生的部位分類 

   (1)主機故障

    數控木工機床的主機通常指組成數控機床的機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防

護等部分。主機常見的故障有:

    1 )因機械部分安裝、測試、操作使用不當等原因引起的機械傳動故障;

    2 )因導軌、主軸等運動部件的干涉、摩擦過大等原因引起的故障;

    3)因機械零件的損壞、聯接不良等原因引起的故障等。

    主機故障主要表現為傳動噪聲大、加工精度差、運行阻力大、機械部件停止運作、機械

部件損壞等。潤滑不良、液壓、氣動系統的管路堵塞和密封不良,是主機發生故障的主要原

因。數控木工機床的定期維護、保養、控制和根除“三漏”現象發生是減少主機部分故障的

重要措施。

     (2 )電氣控制系統故障

    從所使用的電器元件類型上,根據通常習慣,電氣控制系統故障通常分為弱電故障和強

電故障兩大類。

    弱電部分是指控制系統中以電子元件、集成電路為主的椌制部分。數控木工機床的弱電

部分包括CNC、PLC、CRT 以及伺服驅動單元、輸入輸出單元等。

    弱電故障又有硬件與軟件故障之分。硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電

子元件、插接件以及外部連接組件等發生的故障。軟件是指在硬件正常情況下所出現的動作

出錯、數據丟失等故障,常見的有加工程序出錯,系統程序和參數的改變或丟失,計算機出

錯等。

    強電部分是指控制系統中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、開關、熔斷器、電

源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電器元件及其所組成的椌制電路。這部分的故障雖

然維修、診斷較為方便,但由于它處于高壓、大電流工作狀態,發生故障的幾率要高于弱電

部分,必須引起維修人員的重視。

2、按故障的性質分類 

 

   (1)確定性故障

    確定性故障是指控制系統主機中的硬件損壞或在滿足一定的條件下數控機床必然發生

的故障。這一類故障現象在數控木工機床上最常見,但由于它具有一定的規律,因此也給維

修帶來了方便。

    確定性故障具有不可恢復性,故障一旦發生,如對其進行維修處理,機床不會自動恢復

正常。但只要找出發生故障的根本原因,維修完成后機床立即可以恢復正常。正確的使用與

精心維護是杜絕或避免發生故障的重要措施。

   (2 )隨機性故障

   隨機性故障是指數控機床在工作過程中偶然發生的故障,此類故障的發生原因較隱蔽,

很難找出其規律性,故常稱之為“軟故障”。隨機性故障的原因分析與故障診斷比較困難,

 

一般而言,故障的發生往往與部件的安裝質量、參數的設定、元件的品質、軟件設計不完善、

工作環境的影響等因素有關。隨機性故障有可恢復性,故障發生后,通過重新開機等措施,

機床通常可恢復正常,但在運行過程中,又可能發生同樣的故障。加強數控系統的維護檢查,

確保電氣箱的密封,可靠的安裝、連接,正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發生的重

要措施。

 

3、按故障指示的形式分類 

    (1)有報警顯示的故障

     1 )指示燈顯示報警

    指示燈顯示報警是指通過控制系統各單元上的狀態指示燈(一般由LED 發光管或小指

示燈組成)顯示的報警。根據系統狀態指示燈,即使在顯示故障時,仍可大致分析判斷出故

障發生的部位與性質,因此,在維修、排除故障過程中應認真檢查這些狀態指示燈的狀態。

     2 )顯示器顯示報警

    顯示器報警是通過CNC 顯示器顯示出報警信號和報警信息的報警。由于數控系統一般

都具有較強的自診斷功能,如果系統的診斷軟件以及顯示電路工作正常,一旦系統出現故障,

可以在顯示器上以報警信號的形式顯示故障信息。數控系統能進行顯示的報警少則幾十種,

多則上千種,它是故障診斷的重要信息。

   在顯示器報警中,又可分為NC 報警和PLC 報警兩類。前者為數控生產廠家設置的故障

顯示。維修人員可對照系統的維修手冊,來確定可能發生故障的原因。后者是由數控生產廠

家設置的PLC  報警信息文本,屬于機床部分的故障顯示。維修人員可對照機床生產廠家所

提供的“機床維修手冊”中的有關內容,確定故障所產生的原因。

    (2 )無報警顯示的故障

    這類故障發生時,機床與系統均無報警顯示,其分析診斷難度通常較大,需要通過仔細、

認真的分析判斷才能預以確認。特別是對于一些早期的數控系統,由于系統本身的診斷功能

不強,或無PLC 程序報警信息文本,出現無報警顯示的故障情況則較多。

   對于無報警顯示的故障,通常要具體情況具體分析,根據故障發生前后的變化。進行分

析判斷,原理分析法與PLC 程序分析法是解決無報警顯示故障的主要方法。

 

4、按故障產生的原因分類 

    (1)數控木工機床自身故障

    這類故障的發生是由于數控機床自身的原因所引起的,與外部使用環境無關,數控機床

發生的極大多數故障均屬此類故障。

    (2 )數控機床外部故障

這類故障是由于外部原因所造成的。供電電壓低波動過大,電源相序不正確或三相輸

入電壓的不平衡,環境溫度過高,有害氣體、潮氣、粉塵進入,外來振動和干擾等都是引起

故障的原因。此外,人為因素也是造成機床故障的原因之一。根據有關資料統計,首次使用

數控木工機床或由不熟練的工人來操作,在使用的第一年內,由操作不當所引起的外部故障

要占機床總故障的三分之一以上。

    除上述常見故障分類方法外,還有其它多種分類方法。如:按故障發生時有無破壞性,

可分為破壞性故障和非破壞性故障兩種。按故障發生與需要維修的部位,可分為數控裝置故

障,進給伺服系統故障,主軸驅動系統故障,自動換刀系統故障等等,這一分類方法在維修

時常用。

 

五、數控木工機床的維護保養與故障判斷 

1、數控木工機床的維護與保養 

    設備的定期維護保養是設備自身運轉的客觀要求。在設備使用過程中,會產生技術狀態

的不斷變化,不可避免會出現不正常現象,這是設備的隱患,如果不及時處理,就會造成設

備過早的損壞,甚至造成大的事故。俗話說地好:“小洞不補,大洞吃苦”。因此,只有做好

設備的維護保養工作,及時地處理技術狀態發展變化而引起的問題,隨時改善設備的使用狀

況,才能有效的預防和降低數控機床的故障發生幾率,才能保證設備的正常運轉,延長使用

壽命。

    首先,針對每一臺數控木工機床的具體性能和加工對象制定操作規程,建立工作、故障、

維修檔案,包括保養內容以及功能器件和元件的保養周期。

    其次,在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物,一旦

它們落在數控系統內的印刷線路或電子器件上,很容易引起元器件之間絕緣電阻下降,甚至

導致元器件及印刷線路受到破壞。所以除非是需要進行必要的調整及維修,一般情況下不允

許隨便開啟柜門,更不允許在使用過程中敞開柜門。

    另外,對數控系統的電網電壓要實行監控,一旦發現超出正常的工作電壓,就會造成系

統不能正常工作,甚至引起數控系統內部電子部件的損壞。所以配電系統在設備不具備自動

檢測保護的情況下,要有專人負責監視,以及盡量的改善配電系統的穩定作業。

 

2、數控木工機床故障斷診分析 

 

   (1)檢查

    在設備無法正常工作的情況下,首先要判斷故障出現的具體位置和產生的原因,可以目

測故障板,仔細檢查由于電流過大造成的保險絲熔斷,元器件的燒焦煙熏,有無雜物斷路現

象,造成板子的過流、過壓、短路。觀察阻容、半導體器件的管腳有無斷腳、虛焊等,可發

現一些較為明顯的故障,縮小檢修范圍,判斷故障產生的原因。

   (2 )系統自診斷

    數控系統的自診斷功能隨時監控系統的工作狀態。一旦發生異常情況,立即在CRT 上

顯示報警信息或發光二級管指示故障的大致原因,這是維修中最有效的一種方法。近年來隨

著技術的發展,興起了新的接口診斷技術,JTAG 邊界掃描,該規范提供了有效地檢測引線

間致密的電路板上零件的能力,進一步完善了系統的自我診斷能力。

     (3)功能程序測試法

    就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工或自動編程的方法,編制成一個功能測試

程序,送入數控系統,然后讓數控系統運行這個測試程序,借以檢查機床執行這些功能的準

確度和靠性,進而判斷出故障發生的可能原因。

     (4 )接口信號檢查

通過用可編程序控制器在線檢查機床控制系統的接收信號,并與接口手冊正確信號相對

比,也可以查出相應的故障點。

     (5)診斷備件替換法

    隨著現代技術的發展,電路的集成規模越來越大,技術也越來越先進,按常規方法,很

難把故障定位到一個很小的區域。而一旦系統發生故障,為了縮小停機時間,在沒有診斷條

件的情況下,可以采用相同或相容的模塊進行替換檢查。對于現代數控系統的維修,越來越

多采用這種方法對故障進行診斷,然后用備件替換損壞的模塊,使系統正常工作,盡最大可

能縮短停機時間。上述診斷方法,在實際應用時并無嚴格界限,可能用一種方法能排除故障,

也可能需用多種方法同時進行。最主要的是根據診斷的結果間接或直接的找到問題的關鍵,

或維修或替換,盡快恢復生產。

    總之,數控木工機床產生故障的原因是多種多樣的,有機械問題、數控系統問題、傳動

元件問題、驅動元件問題、電路問題。在檢修時,要分析故障產生的原因和范圍,然后逐步

排除,直到找到故障點,切勿盲動。在面對數控木工機床故障維修問題時,首先要防患于未

然,不能在出現問題后才去解決問題,要作好日常的維修工作和了解機床的結構、工作原理,

這樣才能作到有的放矢。

2011年12月27日

實木門、實木復合門加工工藝與結構
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