機(jī)床CNC單元故障分析技巧與維修實(shí)例

覃羨烘+黃永程

摘 要：機(jī)床系統(tǒng)CNC單元頻頻發(fā)生故障，并且難以查找原因，使得生產(chǎn)效率大大降低，必須采取有效的解決措施，才能提高生產(chǎn)率。該文通過(guò)對(duì)CNC軟件系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的介紹，并列出數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床和加工中心CNC故障具體實(shí)例，分析了機(jī)床CNC單元故障形成的原因，總結(jié)了故障分析技巧及排除方法。

關(guān)鍵詞：CNC單元 軟件故障 故障分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（b）-0035-03

由于現(xiàn)代數(shù)控應(yīng)用技術(shù)的提高，系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越好，導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)本身故障越來(lái)越低。數(shù)控設(shè)備的故障可分為外部硬件損壞造成的硬件故障、系統(tǒng)內(nèi)部的管理軟件和控制軟件的軟件故障。外部硬件操作引起的故障是一種常見(jiàn)的數(shù)控維修故障，通常是由于檢測(cè)開(kāi)關(guān)、液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)械裝置等的問(wèn)題引起的，這些故障可以通過(guò)報(bào)警信息查找故障原因。軟件故障通常是由于操作不當(dāng)、發(fā)生故障時(shí)的調(diào)整過(guò)程不當(dāng)所引起的，這類(lèi)故障多發(fā)生在設(shè)備使用調(diào)整時(shí)期或者是被使用前期。對(duì)一般的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟件故障要比硬件故障的診斷與維修更有難度，因?yàn)橛行┸浖收想m有報(bào)警信息顯示，但并不能反映故障的真實(shí)原因，這時(shí)就必須根據(jù)報(bào)警信息和故障現(xiàn)象來(lái)分析解決，找出故障并解除。CNC單元故障屬于系統(tǒng)軟件故障，它的故障與診斷維修就顯得有點(diǎn)困難。

1 典型CNC軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

CNC系統(tǒng)軟件由管理軟件和控制軟件組成，管理軟件包括輸入/輸出、I/O處理、顯示、診斷等；控制軟件包括譯碼、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)計(jì)算、位置控制等。數(shù)控系統(tǒng)由軟件裝置和硬件裝置相互配合，共同完成數(shù)控系統(tǒng)的具體功能。早期的CNC裝置，數(shù)控功能全部由硬件實(shí)現(xiàn)，而現(xiàn)在的數(shù)控功能則由軟件和硬件共同完成[1]。

目前數(shù)控系統(tǒng)的軟件一般由兩種結(jié)構(gòu)組成，即前后臺(tái)結(jié)構(gòu)和中斷型結(jié)構(gòu)。所謂前后臺(tái)型是指在一個(gè)常規(guī)采樣周期內(nèi)，花一些時(shí)間在前臺(tái)任務(wù)，后臺(tái)任務(wù)支出其余的時(shí)間，共同完成數(shù)控加工任務(wù)。中斷型結(jié)構(gòu)是指CNC系統(tǒng)軟件的各種功能子程序被安排在級(jí)別不同的中斷服務(wù)程序中，整個(gè)數(shù)控軟件是一個(gè)大的中斷系統(tǒng)，通過(guò)各級(jí)中斷程序之間的通信實(shí)現(xiàn)管理功能[2]。

一般機(jī)床軟件故障可能形成的原因如下。

（1）在調(diào)試用戶程序或修改參數(shù)時(shí)，操作符誤刪或更改軟件的內(nèi)容，錯(cuò)誤操作導(dǎo)致失敗。

（2）RAM動(dòng)力電池或電池短路或開(kāi)路，如不良接觸會(huì)導(dǎo)致RAM不保持電壓，造成電力電池電壓不足，所以，導(dǎo)致軟件和系統(tǒng)參數(shù)的損失。

（3）功率波動(dòng)或干擾脈沖干擾信號(hào)串進(jìn)入數(shù)值控制系統(tǒng)總線，會(huì)導(dǎo)致由數(shù)字控制裝置引起運(yùn)行停止或時(shí)間誤差。

（4）當(dāng)運(yùn)行一個(gè)復(fù)雜的程序或執(zhí)行大量的計(jì)算時(shí)，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰并導(dǎo)致軟件故障。

（5）當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行大量的計(jì)算，或者錯(cuò)誤的操作是由于內(nèi)存不足或軟件溢出導(dǎo)致的，系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致死機(jī)。

（6）調(diào)試程序，修改參數(shù)不合理，或有大量錯(cuò)誤操作，會(huì)導(dǎo)致軟件溢出。

2 CNC單元故障系統(tǒng)軟件故障分析與維修

CNC單元故障系統(tǒng)軟件故障分析與維修見(jiàn)表1所示。

3 CNC單元故障系統(tǒng)軟件故障分析技巧與維修實(shí)例

當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障需要維修時(shí)，最重要的第一步是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。要本著先靜后動(dòng)、先軟件后硬件、先外部后內(nèi)部、先機(jī)械后電氣、先公用后專(zhuān)用、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜、先一般后特殊的原則檢查故障[3]。分析清楚了故障現(xiàn)象，然后根據(jù)機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理，就可以很快地確診了問(wèn)題所在，并將故障排除，使設(shè)備恢復(fù)正常使用。

3.1 數(shù)控車(chē)床CNC單元故障分析與維修實(shí)例

實(shí)例1：CW6163B數(shù)控車(chē)床開(kāi)機(jī)冷卻泵不受系統(tǒng)控制，冷卻液無(wú)法噴出，報(bào)警燈亮。

維修過(guò)程及分析：經(jīng)檢查，出現(xiàn)該機(jī)床報(bào)警燈亮的原因有3點(diǎn)，即冷卻電機(jī)斷路器斷路、液壓馬達(dá)斷路、刀架信號(hào)混亂。檢查看到冷卻電機(jī)斷路器和液壓電機(jī)均正常，常閉端還在正常輸入24 V輸入電壓，刀架信號(hào)正常，刀具信號(hào)系統(tǒng)也檢測(cè)得到；檢查冷卻液噴出口無(wú)雜物堵塞再仔細(xì)檢查機(jī)器線路；檢測(cè)冷卻電機(jī)斷路器端口信號(hào)為x6.6，系統(tǒng)的PMC x6.6地址顯示為0，系統(tǒng)檢測(cè)認(rèn)為是冷卻電機(jī)斷路，所以，輸出機(jī)床報(bào)警。又檢查了該機(jī)床的I/O擴(kuò)展板，發(fā)現(xiàn)I/O板接線松了，把接線插緊，開(kāi)機(jī)機(jī)床報(bào)警燈不再亮，冷卻水泵受機(jī)床控制，故障排除。

實(shí)例2：一臺(tái)采用FANUC 0-TD系統(tǒng)N-084型數(shù)控車(chē)床，在自動(dòng)加工模式中工作臺(tái)突然停止工作。

維修過(guò)程及分析：首先看到CRT顯示52l報(bào)警號(hào)，這個(gè)報(bào)警號(hào)對(duì)應(yīng)為-Z軸負(fù)方向限位超程報(bào)警。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的-Z軸超程故障報(bào)警，分析得出故障原因應(yīng)該是x18限位開(kāi)關(guān)換損壞了。維修過(guò)程是先將數(shù)控車(chē)床工作臺(tái)退出機(jī)床禁區(qū)，返回機(jī)床參考點(diǎn)，再按RESET復(fù)位鍵來(lái)解除報(bào)警，故用手輪（脈沖發(fā)生器）在手動(dòng)模式下配合合適的進(jìn)給倍率，將工作臺(tái)向+Z軸方向移動(dòng)，即與工作臺(tái)方向報(bào)警的反方向移動(dòng)，等工作臺(tái)退出超程禁區(qū)后，再按RESET復(fù)位鍵，這樣報(bào)警故障就會(huì)排除。但是在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)沒(méi)法向+Z軸方向移動(dòng)，可能電源脫開(kāi)了，故按操作面板上的P鍵和CAN鍵同時(shí)接通電源（按RESET復(fù)位鍵及DELETE刪除鍵時(shí)不可接通電源），等工作臺(tái)退出超程禁區(qū)，返回參考點(diǎn)，再按RESET復(fù)位鍵及DELETE刪除鍵，重新試車(chē)加工，一切正常，故障排除。

3.2 數(shù)控銑床CNC單元故障分析與維修實(shí)例

實(shí)例1：一臺(tái)專(zhuān)用數(shù)控銑床，NC系統(tǒng)采用發(fā)那科的FANUC-0，在批量加工中NC系統(tǒng)顯示1024號(hào)報(bào)警“LIMIT SWITCH ”。

維修過(guò)程及分析：經(jīng)檢查，此報(bào)警為通道限位開(kāi)關(guān)報(bào)警。警察程序的數(shù)值并沒(méi)有變化，CRT上顯示的X軸坐標(biāo)確定達(dá)到軟件極限，詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)這種故障是軟件限位設(shè)置不當(dāng)造成的，具體原因是補(bǔ)償值輸入變大引起的，X軸行程已經(jīng)超出軟件設(shè)定的極限值，適當(dāng)調(diào)整軟件的限位設(shè)置，故障排除。

實(shí)例2：一臺(tái)廣州數(shù)控980TD，開(kāi)機(jī)CNC出現(xiàn)故障，顯示“急停報(bào)警，ESP輸入開(kāi)路”。

維修過(guò)程及分析：出現(xiàn)這種報(bào)警有4種情況：一是X軸絲桿里進(jìn)異物卡死了；二是急停開(kāi)關(guān)被按下了；三是限位開(kāi)關(guān)失靈了；四是機(jī)床裝有行程開(kāi)關(guān)，有硬限位超程情況存在。解決這4種故障的方法是：一是把X軸拆開(kāi)，把里面的雜物清理干凈；二是把開(kāi)關(guān)拔起來(lái)或者順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)急停開(kāi)關(guān)至其彈起，然后按復(fù)位鍵解除報(bào)警；三是換個(gè)限位開(kāi)關(guān)裝上；四是按下廠家在系統(tǒng)面板上設(shè)置的“超程釋放”按鈕，按住此按鈕然后同時(shí)按一下復(fù)位鍵，超程釋放按鈕不要松，使用手動(dòng)方式把托板往超程的相反方向移動(dòng)，等到行程開(kāi)關(guān)按鈕彈起，松開(kāi)按鈕，報(bào)警即可解除。該機(jī)床檢查了前面3個(gè)原因發(fā)現(xiàn)都正常，檢查第四項(xiàng)時(shí)發(fā)現(xiàn)Y超程了，按照上面解決第4個(gè)故障的方法操作了一遍，故障解除。

3.3 加工中心CNC單元故障分析與維修實(shí)例

實(shí)例：一臺(tái)二手三菱700系列加工中心，運(yùn)行程序時(shí)出現(xiàn)“M01 1026”報(bào)警。

維修過(guò)程及分析：“M01 1026”報(bào)警原因是主軸C軸控制中無(wú)法執(zhí)行其他功能指令，屬于程序參數(shù)錯(cuò)誤。檢查在加工中是否對(duì)多面加工主軸發(fā)出了C軸模式指令？是否對(duì)同期攻絲主軸發(fā)出了C軸模式指令？是否對(duì)同期攻絲主軸發(fā)出了多面加工指令？主軸是否正在作為主軸或者C軸使用？解決方法是先取消C軸指令，發(fā)現(xiàn)報(bào)警還在，再取消多面加工指令，報(bào)警還沒(méi)有消除，最后通過(guò)關(guān)閉伺服取消C軸指令，報(bào)警消除。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)床的CNC單元故障維修分析技巧關(guān)鍵在于了解第一手資料并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，掌握如何及時(shí)變通檢修思路，多做筆記，善于思考，才能少走彎路，維修技術(shù)才能得以提高。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能有著本身局限性，所以，檢修故障時(shí)要靈活分析，不能完全依賴(lài)數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能與資料，資料也存在翻譯的錯(cuò)誤，因此，檢修故障主要憑借日常檢修經(jīng)驗(yàn)不斷積累、不斷總結(jié)，才能順利而快速的排除故障。

參考文獻(xiàn)

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