數(shù)控機床故障診斷與維修

　　摘要：數(shù)控機床是實施現(xiàn)代先進制造技術(shù)的主要機械裝備，在使用過程中不可避免的會出現(xiàn)故障。文章闡述了數(shù)控機床故障診斷的一般方法，同時給出幾個實例加以說明。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；故障診斷；維修
　　
　　數(shù)控機床是一種高精度、高效的自動化機床，它綜合了計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、控制工程、精密測量和精密機械等各個領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是信息技術(shù)與機械制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是高新技術(shù)綜合的機電一體化產(chǎn)品。由于其經(jīng)濟性能好，生產(chǎn)效益高，是實施現(xiàn)代先進制造技術(shù)的主要機械裝備，在生產(chǎn)上處于越來越重要的地位。數(shù)控機床擁有量的多少與技術(shù)水平的高低是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。當(dāng)前，我國的數(shù)控機床擁有量遠不如發(fā)達國家，為了提高機床的使用率，提高系統(tǒng)的可靠性，數(shù)控機床的故障診斷和維修技術(shù)顯得越來越重要，其維護保養(yǎng)和維修水平直接影響到機床的使用率。下面結(jié)合多年的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，根據(jù)維修實例談?wù)剶?shù)控機床故障診斷的基本方法。
　　
　　一、數(shù)控機床故障診斷的一般方法
　　
　　對于數(shù)控機床的故障診斷，一般首先檢查操作方法是否錯誤。在數(shù)控加工過程中，操作是比較繁瑣的，對于不很熟練的操作者來說尤其重要。有以下幾點必須注意：1、通電后各坐標是否回零。2、機床各不見急停按鈕是否被按下。3、機床各坐標是否在極限位置，如果機床在原點附近回零時，必須注意先向相反方向移動，到過減速區(qū)后再回零。其次是注意觀察故障出現(xiàn)是有規(guī)律的還是偶然的。對于有規(guī)律的故障，則是因為機床存在某確定的問題。而對于偶然性的問題，則可能是由于連線接觸不良、干擾、電源不穩(wěn)定等臨時故障引起的。然后是檢查出現(xiàn)故障是否是由周圍的環(huán)境及工作條件等原因引起。發(fā)生故障，需要區(qū)別是機械、液壓、還是電氣故障，對電氣故障要區(qū)別是NC內(nèi)部故障還是PC故障。最后觀察故障出現(xiàn)時是否有自診斷顯示。當(dāng)前的數(shù)控系統(tǒng)一般都有自診斷功能，針對不同的情況采取不同的措施。具體來講，處理數(shù)控機床故障方法主要有以下幾種。
　?。ㄒ唬┲庇^法
　　維修人員通過故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，認真察看系統(tǒng)的各個部分，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。
　?。ǘ┨鎿Q法
　　所謂替換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。
　?。ㄈ┳栽\斷功能法
　　數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，已經(jīng)成為衡量數(shù)控系統(tǒng)性能特性的重要指標，數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發(fā)光二極管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。
　?。ㄋ模┕δ艹绦驕y試法
　　功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數(shù)控系統(tǒng)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運行這個測試程序，借以檢查機床執(zhí)行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發(fā)生的可能原因。
　?。ㄎ澹┰矸治龇?br/>　　根據(jù)CNC組成原理，從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數(shù)，從系統(tǒng)各部件的工作原理著手進行分析和判斷，確定故障部位的維修方法。這種方法的運用，要求維修人員對整個系統(tǒng)或每個部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才可能對故障部位進行定位。
　　（六）參數(shù)檢查法
　　數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障時應(yīng)及時核對系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)的變化會直接影響到機床的性能，甚至使機床不能正常工作，出現(xiàn)故障，參數(shù)通常存放在磁泡存儲器或由電池保持的CMOS的RAM中，一旦外界干擾或電池電壓不足，會使系統(tǒng)參數(shù)丟失或發(fā)生變化而引起混亂現(xiàn)象，通過核對，修正參數(shù)，就能排除故障。
　　
　　二、數(shù)控機床故障實例
　　
　　針對以上各種故障處理方法，結(jié)合工程實際，相應(yīng)給出以下實例加以說明：
　　例1：數(shù)控機床加工過程中，突然出現(xiàn)停機。打開數(shù)控柜檢查發(fā)現(xiàn)Ｙ軸電機主電路保險管燒壞，經(jīng)仔細觀察，檢查與Ｙ軸有關(guān)的部件，最后發(fā)現(xiàn)Ｙ軸電機動力線外皮被硬物劃傷，損傷處碰到機床外殼上，造成短路燒斷保險，更換Ｙ軸電機動力線后，故障消除，機床恢復(fù)正常。
　　例2：ＴＨ6350加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺抬起后旋轉(zhuǎn)不止，且無減速，無任何報警信號出現(xiàn)。對這種故障，可能是由于旋轉(zhuǎn)工件臺的簡易位控器故障造成的，為進一步證實故障部位，考慮到該加工中心的刀庫的簡易位控器與轉(zhuǎn)臺的基本一樣。于是采用交換法進行檢查，交換刀庫與轉(zhuǎn)臺的位控器后，并按轉(zhuǎn)臺位控器的設(shè)定對刀庫位控器進行了重新設(shè)定，交換后，刀庫則出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不止，而轉(zhuǎn)臺運行正常，證實了故障確實出在轉(zhuǎn)臺的位控器上。
　　例3：AX15Z數(shù)控車床，配置FANUC1 0TE—F系統(tǒng)，故障顯示：
　　FS10TE　　1399Ｂ
　　ROM　　　 TEST：END
　　RAM　　　 TEST：
　　CRT的顯示表明ROM測試通過，RAM測試未能通過。RAM測試未能通過，不一定是RAM故障，可能是RAM中參數(shù)丟失或電池接觸不良一起的參數(shù)丟失，經(jīng)檢查故障原因是由于更換電池后電池接觸不良，所以，一開機就出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。
　　例4：采用FANUC 6Ｍ系統(tǒng)的一臺數(shù)控銑床，在對工件進行曲線加工時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，用自編的功能測試程序，機床能順利運行完成各種預(yù)定動作，說明機床數(shù)控系統(tǒng)工作正常，于是對所用曲線加工程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)在編程時采用了Ｇ61指令，即每加工一段就要進行1次到未停止檢查，從而使機床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將Ｇ61指令改用Ｇ64（連續(xù)切削方式）指令代替之后，爬行現(xiàn)象就消除了
　　例5：PNE71 0數(shù)控車床出現(xiàn)Ｙ軸進給失控，無論是點動或是程序進給，導(dǎo)軌一旦移動起來就不能停下來，直到按下緊急停止為止。
　　根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)位置控制的基本原理，可以確定故障出在Ｘ軸的位置環(huán)上，并很可能是位置反饋信號丟失，這樣，一旦數(shù)控裝置給出進給量的指令位置，反饋的實際位置始終為零，位置誤差始終不能消除，導(dǎo)致機床進給的失控，拆下位置測量裝置脈沖編碼器進行檢查，發(fā)現(xiàn)編碼器里燈絲已斷，導(dǎo)致無反饋輸入信號，更換Ｙ軸編碼器后，故障排除。
　　例6：Ｇ18ＣＰ4數(shù)控磨床，數(shù)控系統(tǒng)是FANUC1 1Ｍ系統(tǒng)，故障現(xiàn)象使機床不能工作，CRT顯示器無任何報警信息。
　　檢查機床各部分，發(fā)現(xiàn)CNC裝置及CNC與各接口的連接單元都是好的，最后分析是由于外部干擾引起磁泡存儲器內(nèi)存儲數(shù)據(jù)混亂而造成的，因此，對磁泡存儲器存儲內(nèi)容進行了全部清除，重新按手冊送入數(shù)控系統(tǒng)各種參數(shù)后，數(shù)控機床即恢復(fù)正常。
　　除了上面介紹的幾種檢查方法外，數(shù)控機床的故障診斷方法還有測量比較法、敲擊法、局部升溫法，電壓拉編法及開環(huán)檢測法等，這些方法各有特點，維修時應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象，常常同時采用幾種方法，靈活運用，對故障進行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。
　　在實際工作中，由于數(shù)控機床所涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)拸V，出現(xiàn)的故障往往比較復(fù)雜，涉及到機床的各個方面，必須要在熟悉機床結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上針對特定的數(shù)控系統(tǒng)，綜合運用多種診斷方法，尋求快捷、簡單、有效的故障處理途徑。例如濰坊柴油機廠，海科特80×800加工中心，調(diào)試完成后，用戶反映工作臺不交換。結(jié)果檢查電信號，信號輸入“OK”；程序輸入“OK”，自診斷顯示無報警；液壓轉(zhuǎn)位工作臺控制電磁閥有“+24V”，電氣正常。最后電磁閥拆下檢查，發(fā)現(xiàn)油污膠質(zhì)堵死閥心，致使液壓系統(tǒng)不能正常工作，導(dǎo)致工作臺不能交換。
　　例7：加工中心數(shù)控系統(tǒng)是FANUC1 1Ｍ系統(tǒng)，對刀時手動機械手伸出不動作。
　　
　　針對該故障列出參考流程圖如圖1。
　　檢查過程中先檢查是否在手動狀態(tài)下，TOG是否為“1”，若不在手動狀態(tài)下，則不能完成手動機械手伸出的動作。若是處于手動狀態(tài)下，再檢查x地址手動伸出是否為“1”。為“1”代表信號已經(jīng)送到PC，按鈕到PC之間的線路沒有問題?！?”代表信號沒有進入PC，有可能是線斷了，則尋找機床外的問題。當(dāng)x地址輸入為“1”后，再查相應(yīng)電磁閥“Y”輸出是否為“1”，如果為“1”，則證明條件全具備，檢查電磁閥連線是否有故障。根據(jù)檢測得到的不同情況，對故障加以排除。
　　實踐證明，上述故障診斷和維修方法均是行之有效的實用方法。由于數(shù)控機床品種多，結(jié)構(gòu)形式各異，與其配備的數(shù)控系統(tǒng)和功能也是多樣的，所涉及的技術(shù)領(lǐng)域也不盡相同，因此在具體的故障診斷和維修過程中，應(yīng)根據(jù)實際問題具體分析，靈活運用多種診斷方法，對故障進行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。隨著科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展，數(shù)控機床和數(shù)控加工設(shè)備的工作性能將越來越好，生產(chǎn)效率越來越高，同時數(shù)控機床和設(shè)備的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，各部分的關(guān)聯(lián)也越來越密切，因此故障診斷技術(shù)就顯得格外重要。
　　
　　參考文獻：
　　1、夏慶觀.數(shù)控機床故障診斷[M].北京：機械工業(yè)