數(shù)控機(jī)床PMC故障診斷與實(shí)例分析

韓京海，郭 燕

（1.南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，江蘇 南京 211188；2.南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自控系，江蘇 南京 210048）

數(shù)控機(jī)床除了對(duì)各坐標(biāo)軸的位置進(jìn)行連續(xù)控制外，還要對(duì)主軸單元實(shí)現(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、換刀及機(jī)械手控制、工作臺(tái)交換、切削液開關(guān)和潤滑系統(tǒng)順序控制。這些都是靠可編程機(jī)床控制器（PMC）來實(shí)現(xiàn)的。PMC是通過對(duì)程序的周期掃描，來進(jìn)行數(shù)控機(jī)床外圍輔助電氣部分的邏輯順序控制。PMC是連接機(jī)床與數(shù)控系統(tǒng)的橋梁，其中包括大量的輸入和輸出信號(hào)。在這些輸入輸出信號(hào)中，任何一個(gè)信號(hào)不到位，都會(huì)使機(jī)床出現(xiàn)故障。而機(jī)床側(cè)的輸入、輸出元件，是數(shù)控機(jī)床上故障率較高的部分，在數(shù)控機(jī)床故障中，PMC類故障占有較高的比率，因此掌握PMC類故障的診斷方法，顯得非常重要。

1 常見PMC故障診斷方法

1.1 根據(jù)系統(tǒng)診斷號(hào)或報(bào)警號(hào)診斷故障

PMC具有豐富的自診斷功能。當(dāng)PMC自身故障或外圍設(shè)備故障，都可用PMC上具有診斷指示功能的發(fā)光二極管進(jìn)行診斷。在FANUC0i系統(tǒng)診斷畫面中，可以直接通過診斷參數(shù)DGN000至DGN016顯示自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，這些信息指示了系統(tǒng)在執(zhí)行自動(dòng)指令時(shí)所處的狀態(tài)?？赏ㄟ^診斷參數(shù)DGN020到DGN025進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行停止?fàn)顟B(tài)的顯示，這些信息指示了系統(tǒng)不執(zhí)行自動(dòng)加工程序的原因。通過各診斷數(shù)據(jù)的狀態(tài)組合，可以分析、確定系統(tǒng)實(shí)際所處的狀態(tài)。

（1）PMC總體檢查的基本流程，如圖1所示。

圖1 PMC故障總體檢查的基本流程

主要找出故障點(diǎn)的大方向，再逐漸細(xì)化以找出具體故障。

（2）電源故障檢查。電源燈不亮?xí)r，需對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行檢查，包括電源電壓、熔斷絲、接線等檢查。

（3）運(yùn)行故障檢查。電源正常時(shí)，運(yùn)行指示燈不亮，系統(tǒng)因其他異常而終止正常運(yùn)行。

（4）輸入/輸出故障檢查。除了檢查輸入/輸出單元的狀態(tài)外，還要檢查與連接配線、接線端子、熔斷器等元件的狀態(tài)。

1.2 觀察PMC狀態(tài)

通過觀察PMC狀態(tài)，判斷開關(guān)量是否已輸入或已輸出，在MDI方式→PMC基本菜單→[PMCDGN]→[STATUS]界面的輸入開關(guān)量或直接觀察梯形圖相應(yīng)的開關(guān)量的通斷，若邏輯為“1”或通，表示機(jī)床側(cè)、CNC側(cè)連接沒有問題；若不通，則檢查外部電路。數(shù)控機(jī)床中，輸入輸出信號(hào)的傳遞，一般都要通過PLC接口來實(shí)現(xiàn)。因此，許多故障都會(huì)在PLC的I/O接口的通道中反映出來。

1.3 根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障

數(shù)控機(jī)床上刀具的自動(dòng)換刀動(dòng)作，是按照一定的順序來完成的。因此，可以觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過程，比較正常和故障時(shí)的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障的原因。

1.4 動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障

數(shù)控機(jī)床有些報(bào)警信息，并沒有直接反映出報(bào)警的原因，還有些故障不產(chǎn)生報(bào)警信息，只是有些動(dòng)作不執(zhí)行。采用肉眼觀察不出I/O的變化，難以診斷故障原因?？赏ㄟ^跟蹤PLC梯形圖的實(shí)時(shí)運(yùn)行，來確診故障。

2 PMC故障的診斷方法的應(yīng)用

FANUC的PMC可以直接在系統(tǒng)顯示畫面里進(jìn)行監(jiān)控，從而進(jìn)行故障的判斷。PMC的故障常常出現(xiàn)在輸入輸出及標(biāo)志狀態(tài)是否正常，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否正常執(zhí)行。要對(duì)其進(jìn)行有效的診斷，就要借助PMC提供的各項(xiàng)功能，對(duì)PMC進(jìn)行診斷。PMC的診斷分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種。在診斷時(shí)一定先確定PMC為運(yùn)行狀態(tài)。

（1）靜態(tài)的診斷。就是在查看梯形圖I/O模塊的連接狀況，和查看PMC各個(gè)信號(hào)的ON/OFF狀態(tài)。

（2）動(dòng)態(tài)地進(jìn)行診斷。LADDER運(yùn)行，動(dòng)作卻不能正常地執(zhí)行，并帶有誤動(dòng)作。有些PLC發(fā)生故障時(shí)，PMC會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，查看輸入輸出及標(biāo)志狀態(tài)均為正常，此時(shí)必須通過PLC動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)時(shí)觀察I/O及標(biāo)志位狀態(tài)的瞬間變化，根據(jù)PLC的動(dòng)作原理做出診斷。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)例1

某FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)中，每當(dāng)執(zhí)行M8（切削液噴淋）這一輔助功能指令時(shí)，加工程序就不再往下執(zhí)行了。此時(shí)，管道是有切削液噴出的，系統(tǒng)無任何報(bào)警提示。

分析與處理過程：

（1）調(diào)出診斷功能畫面，發(fā)現(xiàn)診斷號(hào)000為1，即系統(tǒng)正在執(zhí)行輔助功能，切削液噴淋這一輔助功能未執(zhí)行完成（在系統(tǒng)中未能確認(rèn)切削液是否已噴出，而事實(shí)上切削液已噴出）。

（2）查閱電氣圖，發(fā)現(xiàn)在切削液管道上裝有流量開關(guān)，用以確認(rèn)切削液是否已噴出。在執(zhí)行M8指令并確認(rèn)有切削液噴出的同時(shí)，在PMC程序的信號(hào)狀態(tài)監(jiān)控畫面中，檢查該流量開關(guān)的輸入點(diǎn)X2.2，而該點(diǎn)的狀態(tài)為0（有噴淋時(shí)應(yīng)為1），于是故障點(diǎn)可以確定為在有切削液正常噴出的同時(shí)，這個(gè)流量開關(guān)未能正常動(dòng)作所致。

（3）因此重新調(diào)整流量開關(guān)的靈敏度，對(duì)其動(dòng)作機(jī)構(gòu)噴上潤滑劑，防止動(dòng)作不靈活，保證可靠動(dòng)作。

在做出上述處理后，進(jìn)行試運(yùn)行，故障排除。

3.2 實(shí)例2

XH754臥式加工中心，F(xiàn)ANUC-6M系統(tǒng)，X軸無反應(yīng)，無報(bào)警信息。

（1）故障分析。手動(dòng)、自動(dòng)方式X軸均不起作用，且無報(bào)警信息，其他顯示均正常。當(dāng)使用MDI方式時(shí)，操作面板上的循環(huán)啟動(dòng)CYCLE START，START燈亮。查PMC梯形圖和參數(shù)，均正常，說明CNC信號(hào)已發(fā)，X軸啟動(dòng)條件已滿足，但伺服不執(zhí)行。所以可將故障縮小在X軸伺服單元上。

（2）故障處理。將伺服單元對(duì)調(diào)，即X軸和Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器接口對(duì)換，重新開機(jī)，試運(yùn)行Y軸，看Y軸伺服電動(dòng)機(jī)是否動(dòng)作。若無，說明X軸伺服驅(qū)動(dòng)器有故障。返廠或進(jìn)一步拆下，查看伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部芯片和引腳，觀察芯片和引腳是否蝕斷，若發(fā)現(xiàn)，用不帶電的電烙鐵將元件拆卸，更換。

4 結(jié)束語

通過以上實(shí)例分析，PMC類故障診斷的關(guān)鍵是：要注意數(shù)控機(jī)床各部分檢測開關(guān)的安裝位置，要清楚PMC輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的標(biāo)志。由于數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的外圍器件，大多與PMC相聯(lián)系，系統(tǒng)提供的PMC診斷功能非常實(shí)用。應(yīng)用好這些方法，將對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修，帶來了很大的方便。

[1]孫漢卿.數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]蔣洪平．?dāng)?shù)控設(shè)備故障診斷與維修[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，2006．

[3]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.