數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)含量很高的機(jī)、電、儀一體化的高效的自動(dòng)化機(jī)床，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量和精密機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門(mén)新興的工業(yè)控制技術(shù)。不同的數(shù)控系統(tǒng)雖然在結(jié)構(gòu)和性能上有所區(qū)別，但在故障診斷上有它的共性，現(xiàn)結(jié)合工作實(shí)際談一下數(shù)控系統(tǒng)故障分析和維修的一般方法。

    數(shù)控系統(tǒng)故障維修通常按照：現(xiàn)場(chǎng)故障的診斷與分析、故障的測(cè)量維修排除、系統(tǒng)的試車(chē)這三大步進(jìn)行。

    1、數(shù)控機(jī)床故障診斷

在故障診斷時(shí)應(yīng)掌握以下原則：

    1.1先外部后內(nèi)部

    現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來(lái)越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。由于數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，其故障的發(fā)生也會(huì)由這三者綜合反映出來(lái)。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進(jìn)行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度、降低性能。系統(tǒng)外部的故障主要是由于檢測(cè)開(kāi)關(guān)、液壓元件、氣動(dòng)元件、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問(wèn)題而引起的。

    1.2先機(jī)械后電氣

    一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械故障較易發(fā)覺(jué)，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大。在故障檢修之前，*先注意排除機(jī)械性的故障。

    1.3先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)

    先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)了解、觀(guān)察、測(cè)試、分析，確認(rèn)通電后不會(huì)造成故障擴(kuò)大、發(fā)生事故后，方可給機(jī)床通電。在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀(guān)察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。而對(duì)通電后會(huì)發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險(xiǎn)后，方可通電。

    1.4先簡(jiǎn)單后復(fù)雜

    當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織，一時(shí)無(wú)從下手時(shí)，應(yīng)先解決容易的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題。往往簡(jiǎn)單問(wèn)題解決后，難度大的問(wèn)題也可能變得容易。

    2、數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)

數(shù)控系統(tǒng)是高技術(shù)密集型產(chǎn)品，要想迅速而正確的查明原因并確定其故障的部位，要借助于診斷技術(shù)。隨著微處理器的不斷發(fā)展，診斷技術(shù)也由簡(jiǎn)單的診斷朝著多功能的*診斷或智能化方向發(fā)展。診斷能力的強(qiáng)弱也是評(píng)價(jià)CNC數(shù)控系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前所使用的各種CNC系統(tǒng)的診斷技術(shù)大致可分為以下幾類(lèi)：

    2.1起動(dòng)診斷

    起動(dòng)診斷是指CNC系統(tǒng)每次從通電開(kāi)始，系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序就自動(dòng)執(zhí)行診斷。診斷的內(nèi)容為系統(tǒng)中*關(guān)鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如CPU、存儲(chǔ)器、I／O等單元模塊，以及MDI／CRT單元、紙帶閱讀機(jī)、軟盤(pán)單元等裝置或外部設(shè)備。只有當(dāng)全部項(xiàng)目都確認(rèn)正確無(wú)誤之后，整個(gè)系統(tǒng)才能進(jìn)入正常運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。否則，將在CRT畫(huà)面或發(fā)光二極管用報(bào)警方式指示故障信息。此時(shí)起動(dòng)診斷過(guò)程不能結(jié)束，系統(tǒng)無(wú)法投入運(yùn)行。

    2.2在線(xiàn)診斷

    在線(xiàn)診斷是指通過(guò)CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)對(duì)CNC系統(tǒng)本身及CNC裝置相連的各個(gè)伺服單元、伺服電機(jī)、主軸伺服單元和主軸電動(dòng)機(jī)以及外部設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線(xiàn)診斷就不會(huì)停止。

在線(xiàn)診斷一般包括自診斷功能的狀態(tài)顯示有上千條，常以二進(jìn)制的0、1來(lái)顯示其狀態(tài)。對(duì)正邏輯來(lái)說(shuō)，0表示斷開(kāi)狀態(tài)，1表示接通狀態(tài)，借助狀態(tài)顯示可以判斷出故障發(fā)生的部位。常用的有接口狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)顯示，如利用I／O接口狀態(tài)顯示，再結(jié)合PLC梯形圖和強(qiáng)電控制線(xiàn)路圖，用推理法和排除法即可判斷出故障點(diǎn)所在的真正位置。故障信息大都以報(bào)警號(hào)形式出現(xiàn)。一般可分為以下幾大類(lèi)：過(guò)熱報(bào)警類(lèi)；系統(tǒng)報(bào)警類(lèi)；存儲(chǔ)報(bào)警類(lèi)；編程／設(shè)定類(lèi)；伺服類(lèi)；行程開(kāi)關(guān)報(bào)警類(lèi)；印刷線(xiàn)路板間的連接故障類(lèi)。

    2.3離線(xiàn)診斷

    離線(xiàn)診斷是指數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，數(shù)控系統(tǒng)制造廠(chǎng)家或*維修中心利用專(zhuān)用的診斷軟件和測(cè)試裝置進(jìn)行停機(jī)（或脫機(jī)）檢查。力求把故障定位到盡可能小的范圍內(nèi)，如縮小到某個(gè)功能模塊、某部分電路，甚至某個(gè)芯片或元件，這種故障定位更為*。

    2.4現(xiàn)代診斷技術(shù)

    隨著電信技術(shù)的發(fā)展，IC和微機(jī)性?xún)r(jià)比的提高，近年來(lái)國(guó)外已將一些新的概念和方法成功地引用到診斷領(lǐng)域。

    （1）通信診斷

    也稱(chēng)遠(yuǎn)程診斷，即利用電話(huà)通訊線(xiàn)把帶故障的CNC系統(tǒng)和*維修中心的專(zhuān)用通訊診斷計(jì)算機(jī)通過(guò)連接進(jìn)行測(cè)試診斷。如西門(mén)子公司在CNC系統(tǒng)診斷中采用了這種診斷功能，用戶(hù)把CNC系統(tǒng)中專(zhuān)用的“通信接口”連接在普通電話(huà)線(xiàn)上，而兩門(mén)子公司維修中心的專(zhuān)用通迅診斷計(jì)算機(jī)的“數(shù)據(jù)電話(huà)”也連接到電話(huà)線(xiàn)路上，然后由計(jì)算機(jī)向CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測(cè)試數(shù)據(jù)輸回到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析并得出結(jié)論，隨后將診斷結(jié)論和處理辦法通知用戶(hù)。

    通訊診斷系統(tǒng)還可為用戶(hù)作定期的預(yù)防性診斷，維修人員不必親臨現(xiàn)場(chǎng)，只需按預(yù)定的時(shí)間對(duì)機(jī)床作一系列運(yùn)行檢查，在維修中心分析診斷數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)存在的故障隱患，以便及早采取措施。當(dāng)然，這類(lèi)CNC系統(tǒng)必須具備遠(yuǎn)程診斷接口及聯(lián)網(wǎng)功能。

    （2）自修復(fù)系統(tǒng)

    就是在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有備用模塊，在CNC系統(tǒng)的軟件中裝有自修復(fù)程序，當(dāng)該軟件在運(yùn)行時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)模塊有故障時(shí)，系統(tǒng)一方面將故障信息顯示在CRT上，同時(shí)自動(dòng)尋找是否有備用模塊，如有備用模塊，則系統(tǒng)能自動(dòng)使故障脫機(jī)，而接通備用模塊使系統(tǒng)能較快地進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這種方案適用于無(wú)人管理的自動(dòng)化工作場(chǎng)合。

    需要注意的是：機(jī)床在實(shí)際使用中也有些故障既無(wú)報(bào)警，現(xiàn)象也不是很明顯，對(duì)這種情況，處理起來(lái)就不那樣簡(jiǎn)單了。另外有此設(shè)備出現(xiàn)故障后，不但無(wú)報(bào)警信息，而且缺乏有關(guān)維修所需的資料。對(duì)這類(lèi)故障的診斷處理，必須根據(jù)具體情況仔細(xì)檢查，從現(xiàn)象的微小之處進(jìn)行分析，找出它的真正原因。要查清這類(lèi)故障的原因，*先必須從各種表面現(xiàn)象中找山它的真實(shí)故障現(xiàn)象，再?gòu)拇_認(rèn)的故障現(xiàn)象中找出發(fā)生的原因。*地分析一個(gè)故障現(xiàn)象是決定判斷是否正確的重要因素。在查找故障原因前，*先必須了解以下情況：故障是在正常工作中出現(xiàn)還是剛開(kāi)機(jī)就出現(xiàn)的；山現(xiàn)的次數(shù)是*次還是已多次發(fā)生；確認(rèn)機(jī)床加工程序的正確性；是否有其他人

    3、數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障排除方法

    由于數(shù)控機(jī)床故障比較復(fù)雜，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對(duì)系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測(cè)試，往往是一個(gè)報(bào)警號(hào)指示出眾多的故障原因，使人難以入手。下面介紹維修人員任生產(chǎn)實(shí)踐中常用的排除故障方法。

    3.1直觀(guān)檢查法

    直觀(guān)檢查法是維修人員根據(jù)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀(guān)察，確定故障范圍，可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊電路板上，然后再進(jìn)行排除。一般包括：

    A。詢(xún)問(wèn)：向故障現(xiàn)場(chǎng)人員仔細(xì)詢(xún)問(wèn)故障產(chǎn)生的過(guò)程、故障表象及故障后果等；

    B。目視：總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)，各電控裝置有無(wú)報(bào)警指示，局部查看有無(wú)保險(xiǎn)燒斷，元器件燒焦、開(kāi)裂、電線(xiàn)電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等；

    C。觸摸：在整機(jī)斷電條件下可以通過(guò)觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的聯(lián)接狀況以及用手摸并輕搖元器件，尤其是大體積的阻容、半導(dǎo)體器件有無(wú)松動(dòng)之感，以此可檢查出一些斷腳、虛焊、接觸不良等故障；

    D。通電：是指為了檢查有無(wú)冒煙、打火，有無(wú)異常聲音、氣味以及觸摸有無(wú)過(guò)熱電動(dòng)機(jī)和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。如果存在破壞性故障，必須排除后方可通電。

    例：一臺(tái)數(shù)控加工中心在運(yùn)行一段時(shí)間后，CRT顯示器突然出現(xiàn)無(wú)顯示故障，而機(jī)床還可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。停機(jī)后再開(kāi)又一切正常。觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，每當(dāng)發(fā)生振動(dòng)時(shí)故障就可能發(fā)生。初步判斷是元件接觸不良。當(dāng)檢查顯示板時(shí)，CRT顯示突然消失。檢查發(fā)現(xiàn)有一晶振的兩個(gè)引腳均虛焊松動(dòng)。重新焊接后，故障消除。

    3.2初始化復(fù)位法

    一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開(kāi)關(guān)系統(tǒng)電源依次來(lái)清除故障。若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、撥插線(xiàn)路板或電池欠壓造成混亂，則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無(wú)法排除，則進(jìn)行硬件診斷。

    例：一臺(tái)數(shù)控車(chē)床當(dāng)按下自動(dòng)運(yùn)行鍵，微機(jī)拒不執(zhí)行加工程序，也不顯示故障自檢提示，顯示屏幕處于復(fù)位狀態(tài)（只顯示菜單）。有時(shí)手動(dòng)、編輯功能正常，檢查用戶(hù)程序、各種參數(shù)*正確；有時(shí)因記憶電池失效，更換記憶電池等，系統(tǒng)顯示某一方向尺寸超量或各方向的尺寸都超*（顯示尺寸超過(guò)機(jī)床實(shí)斤能加工的*大尺寸或超過(guò)系統(tǒng)能夠認(rèn)可的*大尺寸）。排除方法：采用初始化復(fù)位法使系統(tǒng)清*復(fù)位（一般要用特殊組合健或密碼）。

    3.3自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強(qiáng)的自診斷功能，并能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)。利用自診斷功能，能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間的接口信息的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控部分，并顯示出故障的大體部位（故障代碼）。

    A。硬件報(bào)警指示：是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電氣裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說(shuō)明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法；

    B。軟件報(bào)警指示：系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示，依據(jù)顯示的報(bào)警號(hào)對(duì)照相應(yīng)的診斷說(shuō)明手冊(cè)便可獲知可能的故障原因及排除方法。

    3.4功能程序測(cè)試法

    功能程序測(cè)試法是將數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T、F功能用編程法編成一個(gè)功能試驗(yàn)程序，并存儲(chǔ)在相應(yīng)的介質(zhì)上，如紙帶和磁帶等。在故障診斷時(shí)運(yùn)行這個(gè)程序，可快速判定故障發(fā)生的可能起因。

    功能程序測(cè)試法常應(yīng)用于以下場(chǎng)合：

    A。機(jī)床加工造成廢品而一時(shí)無(wú)法確定是編程操作不當(dāng)、還是數(shù)控系統(tǒng)故障引起；

    B。數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，一時(shí)難以區(qū)別是外來(lái)干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性個(gè)好；

    C。閑置時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)控機(jī)床在投入使用前或?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時(shí)。

例：一臺(tái)FANUC9系統(tǒng)的立式銑床在自動(dòng)加工某一曲線(xiàn)*件時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，表面粗糙度極差。在運(yùn)行測(cè)試程序時(shí)，直線(xiàn)、圓弧插補(bǔ)時(shí)皆無(wú)爬行，由此確定原因在編程方面。對(duì)加工程序仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)該曲線(xiàn)由很多小段圓弧組成，而編程時(shí)又使用了正確定位外檢查C61指令之故。將程序中的G61取消，改用G64后，爬行現(xiàn)象消除。

    3.5備件替換法

    用好的備件替換診斷出壞的線(xiàn)路板，即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線(xiàn)路板或芯片一級(jí)。并做相應(yīng)的初始化起動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

    對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來(lái)越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作。盡*大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間，使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài)下進(jìn)行，還要仔細(xì)檢查線(xiàn)路板的版本、型號(hào)、各種標(biāo)記、跨接是否相同，若不一致則不能更換。拆線(xiàn)時(shí)應(yīng)做好標(biāo)志和記錄。

一般不要輕易更換CPU板、存儲(chǔ)器板及電地，否則有可能造成程序和機(jī)床參數(shù)的丟失，使故障擴(kuò)大。

    例：一臺(tái)采用西門(mén)子SINUMERIKSYSTEM3系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，其PLC采川S5—130W／B，一次發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù)，在加工中不起作用，不能更改加上程序中R參數(shù)的數(shù)值。通過(guò)對(duì)NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析，認(rèn)為PLC的主板有問(wèn)題，與另一臺(tái)機(jī)床的主板對(duì)換后，進(jìn)一步確定為PLC主板的問(wèn)題。經(jīng)*廠(chǎng)家維修，故障被排除。

    3.6交叉換位法

    當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者個(gè)能確定是否是故障板而又沒(méi)有備件的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個(gè)板互換檢查，例如兩個(gè)坐標(biāo)的指令板或伺服板的交換，從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應(yīng)特別注意，不僅要硬件接線(xiàn)的正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換，否則不僅達(dá)不到目的，反而會(huì)產(chǎn)生新的故障造成思維混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案，準(zhǔn)確無(wú)誤再行交換檢查。

    例：一臺(tái)數(shù)控車(chē)床出現(xiàn)X向進(jìn)給正常，Z向進(jìn)給出現(xiàn)振動(dòng)、噪音大、精度差，采用手動(dòng)和手搖脈沖進(jìn)給時(shí)也如此。觀(guān)察各驅(qū)動(dòng)板指示燈亮度及其變化基本正常，疑是Z軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其引線(xiàn)開(kāi)路或Z軸機(jī)械故障。遂將Z軸電機(jī)引線(xiàn)換到X軸電機(jī)上，X軸電機(jī)運(yùn)行正常，說(shuō)明Z軸電動(dòng)機(jī)引線(xiàn)正常；又將X軸電機(jī)引線(xiàn)換到Z軸電機(jī)上，故障依舊；可以斷定是Z軸電動(dòng)機(jī)故障或Z軸機(jī)械故障。測(cè)量電動(dòng)機(jī)引線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)一相開(kāi)路。修復(fù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，故障排除。

    3.7參數(shù)檢查法

    系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無(wú)效。發(fā)生故障時(shí)應(yīng)及時(shí)核對(duì)系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)一般存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的CMOSRAM中，一旦電池電量不足或由于外界的干擾等因素，使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。此時(shí)，可通過(guò)核對(duì)、修正參數(shù)，將故障排除。

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