數控機床的常見(jiàn)故障檢修方法。

數控系統故障維修通常按照：現場(chǎng)故障的診斷與分析、故障的測量維修排除、系統的試車(chē)這三大步進(jìn)行。

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數控機床故障診斷

在故障診斷時(shí)應掌握以下原則：

1、先外部后內部

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

2、先機械后電氣

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

3、先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)

先在機床斷電的靜止狀態(tài)，通過(guò)了解、觀(guān)察、測試、分析，確認通電后不會(huì )造成故障擴大、發(fā)生事故后，方可給機床通電。在運行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀(guān)察、檢驗和測試，查找故障。而對通電后會(huì )發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險后，方可通電。

4、先簡(jiǎn)單后復雜

當出現多種故障互相交織，一時(shí)無(wú)從下手時(shí)，應先解決容易的問(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。

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數控機床的故障診斷技術(shù) 

數控系統是高技術(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(zhù)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(zhù)多功能的高級診斷或智能化方向發(fā)展。診斷能力的強弱也是評價(jià)CNC數控系統性能的一項重要指標。目前所使用的各種CNC系統的診斷技術(shù)大致可分為以下幾類(lèi)：

1、起動(dòng)診斷

起動(dòng)診斷是指CNC系統每次從通電開(kāi)始，系統內部診斷程序就自動(dòng)執行診斷。診斷的內容為系統中最關(guān)鍵的硬件和系統控制軟件，如CPU、存儲器、I／O等單元模塊，以及MDI／CRT單元、紙帶閱讀機、軟盤(pán)單元等裝置或外部設備。只有當全部項目都確認正確無(wú)誤之后，整個(gè)系統才能進(jìn)入正常運行的準備狀態(tài)。否則，將在CRT畫(huà)面或發(fā)光二極管用報警方式指示故障信息。此時(shí)起動(dòng)診斷過(guò)程不能結束，系統無(wú)法投入運行。

2、在線(xiàn)診斷

在線(xiàn)診斷是指通過(guò)CNC系統的內裝程序，在系統處于正常運行狀態(tài)時(shí)對CNC系統本身及CNC裝置相連的各個(gè)伺服單元、伺服電機、主軸伺服單元和主軸電動(dòng)機以及外部設備等進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查。只要系統不停電，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)和內部狀態(tài)顯示，如利用I／O接口狀態(tài)顯示，再結合PLC梯形圖和強電控制線(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。故障信息大都以報警號形式出現。一般可分為以下幾大類(lèi)：過(guò)熱報警類(lèi)；系統報警類(lèi)；存儲報警類(lèi)；編程／設定類(lèi)；伺服類(lèi)；行程開(kāi)關(guān)報警類(lèi)；印刷線(xiàn)路板間的連接故障類(lèi)。

3、離線(xiàn)診斷

離線(xiàn)診斷是指數控系統出現故障后，數控系統制造廠(chǎng)家或專(zhuān)業(yè)維修中心利用專(zhuān)用的診斷軟件和測試裝置進(jìn)行停機（或脫機）檢查。力求把故障定位到盡可能小的范圍內，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，這種故障定位更為精確。

4、現代診斷技術(shù)

隨著(zhù)電信技術(shù)的發(fā)展，IC和微機性?xún)r(jià)比的提高，近年來(lái)國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)遠程診斷，即利用電話(huà)通訊線(xiàn)把帶故障的CNC系統和專(zhuān)業(yè)維修中心的專(zhuān)用通訊診斷計算機通過(guò)連接進(jìn)行測試診斷。如西門(mén)子公司在CNC系統診斷中采用了這種診斷功能，用戶(hù)把CNC系統中專(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)用通迅診斷計算機的“數據電話(huà)"也連接到電話(huà)線(xiàn)路上，然后由計算機向CNC系統發(fā)送診斷程序，并將測試數據輸回到計算機進(jìn)行分析并得出結論，隨后將診斷結論和處理辦法通知用戶(hù)。

通訊診斷系統還可為用戶(hù)作定期的預防性診斷，維修人員不必親臨現場(chǎng)，只需按預定的時(shí)間對機床作一系列運行檢查，在維修中心分析診斷數據，可發(fā)現存在的故障隱患，以便及早采取措施。當然，這類(lèi)CNC系統必須具備遠程診斷接口及聯(lián)網(wǎng)功能。

（2）自修復系統

就是在系統內設置有備用模塊，在CNC系統的軟件中裝有自修復程序，當該軟件在運行時(shí)一旦發(fā)現某個(gè)模塊有故障時(shí)，系統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，則系統能自動(dòng)使故障脫機，而接通備用模塊使系統能較快地進(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：機床在實(shí)際使用中也有些故障既無(wú)報警，現象也不是很明顯，對這種情況，處理起來(lái)就不那樣簡(jiǎn)單了。

另外有此設備出現故障后，不但無(wú)報警信息，而且缺乏有關(guān)維修所需的資料。對這類(lèi)故障的診斷處理，必須根據具體情況仔細檢查，從現象的微小之處進(jìn)行分析，找出它的真正原因。要查清這類(lèi)故障的原因，首先必須從各種表面現象中找山它的真實(shí)故障現象，再從確認的故障現象中找出發(fā)生的原因。

全面地分析一個(gè)故障現象是決定判斷是否正確的重要因素。在查找故障原因前，首先必須了解以下情況：故障是在正常工作中出現還是剛開(kāi)機就出現的；山現的次數是第一次還是已多次發(fā)生；確認機床加工程序的正確性；是否有其他人

03

數控機床的常見(jiàn)故障排除方法

由于數控機床故障比較復雜，同時(shí)數控系統自診斷能力還不能對系統的所有部件進(jìn)行測試，往往是一個(gè)報警號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。

1、直觀(guān)檢查法

直觀(guān)檢查法是維修人員根據對故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異?，F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)：向故障現場(chǎng)人員仔細詢(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)報警指示，局部查看有無(wú)保險燒斷，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、各功率及信號導線(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)機和元件存在而通電，一旦發(fā)現立即斷電分析。如果存在破壞性故障，必須排除后方可通電。

例：一臺數控加工中心在運行一段時(shí)間后，CRT顯示器突然出現無(wú)顯示故障，而機床還可繼續運轉。停機后再開(kāi)又一切正常。觀(guān)察發(fā)現，設備運轉過(guò)程中，每當發(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。當檢查顯示板時(shí)，CRT顯示突然消失。檢查發(fā)現有一晶振的兩個(gè)引腳均虛焊松動(dòng)。重新焊接后，故障消除。

2、初始化復位法

一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統報警，可用硬件復位或開(kāi)關(guān)系統電源依次來(lái)清除故障。若系統工作存貯區由于掉電、撥插線(xiàn)路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統進(jìn)行初始化清除，清除前應注意作好數據拷貝記錄，若初始化后故障仍無(wú)法排除，則進(jìn)行硬件診斷。

例：一臺數控車(chē)床當按下自動(dòng)運行鍵，微機拒不執行加工程序，也不顯示故障自檢提示，顯示屏幕處于復位狀態(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*正確；有時(shí)因記憶電池失效，更換記憶電池等，系統顯示某一方向尺寸超量或各方向的尺寸都超最（顯示尺寸超過(guò)機床實(shí)斤能加工的最大尺寸或超過(guò)系統能夠認可的最大尺寸）。排除方法：采用初始化復位法使系統清零復位（一般要用特殊組合健或密碼）。

3、自診斷法

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

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

B。軟件報警指示：系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說(shuō)明手冊便可獲知可能的故障原因及排除方法。

4、功能程序測試法

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

功能程序測試法常應用于以下場(chǎng)合：

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

B。數控系統出現隨機性故障，一時(shí)難以區別是外來(lái)干擾，還是系統穩定性個(gè)好；

C。閑置時(shí)間較長(cháng)的數控機床在投入使用前或對數控機床進(jìn)行定期檢修時(shí)。

例：一臺FANUC9系統的立式銑床在自動(dòng)加工某一曲線(xiàn)零件時(shí)出現爬行現象，表面粗糙度極差。在運行測試程序時(shí)，直線(xiàn)、圓弧插補時(shí)皆無(wú)爬行，由此確定原因在編程方面。對加工程序仔細檢查后發(fā)現該曲線(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，爬行現象消除。

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。并做相應的初始化起動(dòng)，使機床迅速投入正常運轉。

對于現代數控的維修，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，使系統正常工作。盡最大可能縮短故障停機時(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，還要仔細檢查線(xiàn)路板的版本、型號、各種標記、跨接是否相同，若不一致則不能更換。拆線(xiàn)時(shí)應做好標志和記錄。

一般不要輕易更換CPU板、存儲器板及電地，否則有可能造成程序和機床參數的丟失，使故障擴大。

例：一臺采用西門(mén)子SINUMERIKSYSTEM3系統的數控機床，其PLC采川S5—130W／B，一次發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)NC系統PC功能輸入的R參數，在加工中不起作用，不能更改加上程序中R參數的數值。通過(guò)對NC系統工作原理及故障現象的分析，認為PLC的主板有問(wèn)題，與另一臺機床的主板對換后，進(jìn)一步確定為PLC主板的問(wèn)題。經(jīng)專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家維修，故障被排除。

6、交叉換位法

當發(fā)現故障板或者個(gè)能確定是否是故障板而又沒(méi)有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個(gè)板互換檢查，例如兩個(gè)坐標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，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，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，設計好軟、硬件交換方案，準確無(wú)誤再行交換檢查。

例：一臺數控車(chē)床出現X向進(jìn)給正常，Z向進(jìn)給出現振動(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)機及其引線(xiàn)開(kāi)路或Z軸機械故障。遂將Z軸電機引線(xiàn)換到X軸電機上，X軸電機運行正常，說(shuō)明Z軸電動(dòng)機引線(xiàn)正常；又將X軸電機引線(xiàn)換到Z軸電機上，故障依舊；可以斷定是Z軸電動(dòng)機故障或Z軸機械故障。測量電動(dòng)機引線(xiàn)，發(fā)現一相開(kāi)路。修復步進(jìn)電動(dòng)機，故障排除。

7、參數檢查法

系統參數是確定系統功能的依據，參數設定錯誤就可能造成系統的故障或某功能無(wú)效。發(fā)生故障時(shí)應及時(shí)核對系統參數，參數一般存放在磁泡存儲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)別參數丟失或變化，發(fā)生混亂，使機床無(wú)法正常工作。此時(shí)，可通過(guò)核對、修正參數，將故障排除。

例：一臺數控銑床上采用了測量循環(huán)系統，這一功能要求有一個(gè)背景存貯器，調試時(shí)發(fā)現這一功能無(wú)法實(shí)現。檢查發(fā)現確定背景存貯器存在的數據位沒(méi)有設定，經(jīng)設定后該功能正常。

檢修技巧：有4種方法，常規檢查法、原理分析法、隔離法、交換法：

1 常規檢查法

在維修中首先采用的是依靠維修者感覺(jué)器官并借助于一些普通的儀器來(lái)尋找機床故障的方法。在出現故障時(shí)，先采用看、聽(tīng)、嗅、摸等方法，由外向內對下述進(jìn)行逐一檢查。

1）、檢查是否脫扣，熔斷器、線(xiàn)路板是否損壞，從crt上看油面高度等。

2）、檢查機械運動(dòng)部位的接線(xiàn)及電纜。這些部位的接線(xiàn)易受力疲勞而斷裂。

3）、檢查接線(xiàn)端子、單元接插件等部件。這些部件容易出現虛焊、松動(dòng)、發(fā)熱、氧化或電化腐蝕而斷線(xiàn)或接觸不良。

4）檢查惡劣環(huán)境下工作的元器件。這些元器件容易受熱、受潮、受振動(dòng)、粘灰塵或油污而失效或老化。

5）、若操作人員動(dòng)過(guò)線(xiàn)路板，則還得檢查開(kāi)關(guān)位置、電位器設定、短路選擇以及更改的線(xiàn)路是否與原線(xiàn)路相符等。并注意檢測故障發(fā)生時(shí)設備的振動(dòng)、聲音、氣味以及運行溫度等是否正常。這種檢查很簡(jiǎn)單，但非常必要。

2 原理分析法

它是根據數控系統的組成及工作原理，分析出各接點(diǎn)的電平和特征參數（如電壓值或波形），并利用、或邏輯分析儀等設備對其進(jìn)行測量、分析和比較，進(jìn)而對故障進(jìn)行系統檢查的一種方法。要采用這種方法，必須對整個(gè)系統的各部分電路均有清楚、深入地了解才行。

“串聯(lián)"電路發(fā)生故障時(shí)，所有的元器件和連接線(xiàn)都可能是故障源。對較長(cháng)的“串聯(lián)"電路，可從中間開(kāi)始向兩個(gè)方向追蹤，直到找到故障單元為止。

3 隔離法

它是通過(guò)將控制電路斷開(kāi)，從而縮小查找故障區域的一種方法。在機床維修時(shí)為了防止故障擴大，需切斷某些部件的，也經(jīng)常采用此法。數控機床反饋復雜，在切斷某些控制電路時(shí)必須考慮到后果，禁止斷開(kāi)保護電路。

4 交換法

對于兩個(gè)相同的線(xiàn)路，可以對它們進(jìn)行部分地交換試驗。但是對數控機床來(lái)說(shuō)，問(wèn)題就沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。交換一個(gè)單元，一定要保證該單元所處大環(huán)節（即位置控制環(huán)）的完整性。否則，可能會(huì )使閉環(huán)受到破壞，保護環(huán)節失效，積分調節器輸入得不到平衡。