常見數(shù)控機床維修診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用

康晉輝

摘 要：結(jié)合華中數(shù)控機床經(jīng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象：有報警故障、參數(shù)故障和無報警故障這三個方面，分別闡述故障的診斷和維修方法，每種方法都有相應(yīng)的實例，說明這些方法的實用性和有效性。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；數(shù)控系統(tǒng)；診斷

中圖分類號：TG659 文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.12.002

傳統(tǒng)的機械加工實現(xiàn)精密加工難度很大，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與推廣是機械加工行業(yè)的一次大革命，在帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，也使我們看到了機械制造業(yè)的發(fā)展前景，數(shù)控技術(shù)最終要通過數(shù)控機床來完成，眾所周知：數(shù)控機床是機械、電氣、液壓、氣壓、光柵于一體的產(chǎn)品。這使得我們深深的感到數(shù)控機床維修工作難度很大。本文將從數(shù)控機床的常見故障：有報警故障、參數(shù)故障和無報警故障來闡述數(shù)控機床這三種常見故障的診斷和維修方法。

1 有報警故障的維修方法

數(shù)控機床對有系統(tǒng)報警故障的維修和保養(yǎng)來說方便之極，機床上的主軸系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，數(shù)控裝置等，包括機械上的問題都會有報警信號，我們可以根據(jù)機床廠家提供的機床說明書和系統(tǒng)診斷說明書中的報警提示，以及各種報警指示燈來排查故障，直至找出故障點，恢復(fù)機床運行。

1.1 利用系統(tǒng)故障報警信息排查故障

每一臺數(shù)控銑床系統(tǒng)都有自診斷能力，當(dāng)數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，在顯示器上顯示有報警信息，有時在相應(yīng)裝置上會顯示報警指示，這時，只要根據(jù)機床操作手冊對這些報警信息進行分析，就可以排查出數(shù)控銑床的故障點。

例如，國產(chǎn)華中數(shù)控銑床，維修者第一步要認(rèn)真向機床操作人員了解產(chǎn)生故障前的操作，錯誤的操作可以引起機床的報警。比如機床工作時，由于誤操作，沒有進行一開機床就回零，在操作過程中，顯示器上會出現(xiàn)禁止軸移動，工作燈處于紅色等報警信息，此時，銑床處于不可操作狀態(tài)，點擊故障診斷按鈕功能鍵F5，進入故障顯示頁面，可以看到系統(tǒng)提示X正向超程，此時按住超程解除按鈕，同時在機床面板上選擇手動方式或增量方式（手輪）向X軸負(fù)向移動退出超程位置。在實際操作時根據(jù)操作者操作不同方向出現(xiàn)X、Y、Z軸的正向或負(fù)向超程，只需按住超程解除按鈕，同時用手動方式或手輪方式向相反方向移動即可退出超程位置。

由于數(shù)控機床集合了計算機在操作華中數(shù)控銑床的時候，出現(xiàn)急停，打開故障診斷按鈕，發(fā)現(xiàn)界面顯示為41h 跟蹤誤差過大，此時查找數(shù)控銑床診斷說明書發(fā)現(xiàn)原因為：①檢查機械負(fù)載是否合理；②檢查伺服驅(qū)動器動力電源是否正常；③檢查抱閘電機的抱閘情況；④檢查坐標(biāo)軸參數(shù)中的最高快移速度是否超出了電機額定轉(zhuǎn)速；⑤檢查伺服驅(qū)動器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置；⑥檢查電機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)是否正確；⑦檢查伺服檢測反饋電子齒輪比參數(shù)。說明書提出了七個問題，一個一個原因的查找，②④⑤⑥⑦由于機床已經(jīng)穩(wěn)定工作一段時間，這些原因可以排除，剩下了原因①和③，原因③的產(chǎn)生是由于長時間工作造成抱閘電機過熱進行抱閘，此原因一旦排除，剩下原因①時，此時機床關(guān)閉5 min后，重新啟動，回零，調(diào)節(jié)程序中加工參數(shù)，比如減少加工時的加工深度，使機床加工負(fù)載減小，報警消失，故障排除，在實際加工時根據(jù)不同的情況進行以上7個原因的分析。

1.2 根據(jù)數(shù)控機床PLC梯形圖排查故障

數(shù)控機床上運用了PLC技術(shù)，數(shù)控機床的一些電路故障都可以通過分析PLC的梯形圖對故障進行診斷。

例如：華中數(shù)控銑床產(chǎn)生28號、29號報警。查找機床廠家提供的說明書中的電器線路圖，再查看報警說明書，知道產(chǎn)生此報警的原因是輸入信號X1.5始終高電平，從而發(fā)現(xiàn)是數(shù)控機床的潤滑油路報警。順著這一線索，查看機床的PLC程序，PLC內(nèi)部程序無法給出輸出信號Y2.1，沒有Y2.1的輸出信號，則繼電器KA5不吸合，無法正常工作。為了解決這一故障，進一步查出X1.5輸入信號來源于一個測油位浮子給出的電磁感應(yīng)信號，發(fā)現(xiàn)潤滑系統(tǒng)的油浮子損壞，更換元件即刻故障排除。

從以上分析可以看出，故障維修的關(guān)鍵是診斷，要想盡快找出故障點，就在于充分調(diào)查現(xiàn)場，和操作者對于機床線路的熟悉程度，在梯形圖查找時完全可以采用倒查順推的方法，先看現(xiàn)象，再通過機床PLC原理圖進行查找。

2 數(shù)控銑床參數(shù)故障的分析與處理

數(shù)控各系統(tǒng)正常工作不可或缺各種參數(shù)，比如公制和英制不需要換算只需在相應(yīng)的參數(shù)中調(diào)整即可，還有機床的工作速度等，這些參數(shù)影響著數(shù)控機床的工作，缺少任何一個參數(shù)或?qū)τ趨?shù)進行錯誤的輸入，都會使數(shù)控機床陷入癱瘓狀態(tài)。參數(shù)故障是數(shù)控銑床常見故障之一，如果沒有正確有效的參數(shù)備份，診斷和維修的難度較大。

2.1 參數(shù)丟失的原因

數(shù)控系統(tǒng)后備電池失效；參數(shù)存儲器故障或元件老化；機床長期閑置不用，沒有定期對機床充電；受到外部干擾，使參數(shù)丟失發(fā)生混亂；操作者誤操作。

2.2 參數(shù)恢復(fù)的方法

當(dāng)數(shù)控機床的參數(shù)發(fā)生改變和丟失時有兩種方法進行參數(shù)恢復(fù)。（1）根據(jù)故障現(xiàn)象和參數(shù)說明，找到排除故障的相應(yīng)參數(shù)，進行正確的參數(shù)設(shè)置。由于數(shù)控機床涉及傳動、計算機、氣壓、液壓等很多參數(shù)，翻看數(shù)控機床參數(shù)頁，查找耗時費力，這種方法維修人員基本不用。（2）常用的使用方法是用計算機、NC卡、U盤等存儲介質(zhì)把數(shù)控機床的參數(shù)備份到其中，在需要的時候?qū)?shù)控機床進行參數(shù)恢復(fù)。這種方法簡單易行，效率高，可靠性好，是進行參數(shù)恢復(fù)的主要手段。（3）華中數(shù)控銑床的系統(tǒng)參數(shù)備份與恢復(fù)，無論是華中數(shù)控機床還是其他的數(shù)控機床，可以選擇機床備份、U盤備份、NC卡備份多種數(shù)據(jù)備份形式，數(shù)據(jù)的恢復(fù)基本一樣，在機床購置買回時正常使用的時候，就備份好參數(shù)，以備不時只需。

對于華中數(shù)控機床來說首先在系統(tǒng)功能軟件盤上找到擴展菜單→參數(shù)→輸入口令→輸入HIG回車（華中數(shù)控系統(tǒng)默認(rèn)），進入?yún)?shù)菜單欄后，有備份選項。首先要對原先的參數(shù)進行備份，按F7鍵。系統(tǒng)提示是否備份到當(dāng)前參數(shù)路徑，根據(jù)需要，選擇相應(yīng)的路徑，系統(tǒng)會自動給一個擴展名為BAP的文件，備份好后，只要參數(shù)故障發(fā)生我們進入和備份相同的路徑，選用裝入?yún)?shù)，系統(tǒng)即可恢復(fù)。endprint

3 無報警故障的分析與處理

引起數(shù)控銑床產(chǎn)生無報警故障的原因很多，需要綜合考慮機床的機械、電氣等多方面的原因，常見無報警信號的原因大致有以下三種。

3.1 機床不受控制

（1）刀位轉(zhuǎn)換失控。一定是數(shù)控系統(tǒng)沒有得到相應(yīng)的刀具的應(yīng)答信號，原因一般是信號線斷開，或者換刀系統(tǒng)的霍爾元件損壞，還有就是其中的小磁鐵破碎。

（2）機床主軸失控。主軸轉(zhuǎn)動無力且聲音異常，可能是控制器失控，也不能排除機械變速器或電機上的原因，由于拆卸機械部分工作量較大，所以先進行電氣部分檢查，先檢查控制器預(yù)設(shè)開關(guān)參數(shù)，再進一步檢查控制板，若無異常就將電機與機床脫離，檢查異常聲響，將電機拆卸看軸承是否損壞，編碼器光盤是否劃破。

（3）傳動系統(tǒng)失控。數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)失控問題最為常見，需要維修人員耐心排除解決，表現(xiàn)為機床坐標(biāo)和數(shù)控系統(tǒng)移動的數(shù)值不一致，原因是傳動系統(tǒng)的光柵尺、編碼器及它們的連接電纜故障，或機械系統(tǒng)的連接松動。

通過數(shù)控機床廠家提供的機床說明書，根據(jù)現(xiàn)象找原因，逐一排查。

3.2 機床振動

產(chǎn)生的原因負(fù)載量較大，導(dǎo)致伺服電機默認(rèn)的速度環(huán)參數(shù)不合理，對于華中數(shù)控銑床來說排除方法在伺服電機默認(rèn)的數(shù)值PA5為伺服電機速度比例增益，默認(rèn)值為150，一般情況下，負(fù)載量越大設(shè)定值越大，調(diào)整此數(shù)值，同時調(diào)整PA7為轉(zhuǎn)矩濾波器，作用為抑制電動機振動參數(shù)，此數(shù)值默認(rèn)為100，PA9和PA8作用相同，調(diào)整此三個參數(shù)統(tǒng)一改變，根據(jù)伺服電機說明書調(diào)整，一般向上增加50個單位，注意看系統(tǒng)是否振動，如不振動，還可以增大此參數(shù)。

3.3 機床加工尺寸不正確的故障分析

在實踐中發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床發(fā)生加工尺寸偏差不準(zhǔn)這種現(xiàn)象也會引起機床的無報警，畢竟機床工作了，作為自動設(shè)備，任務(wù)此時工作正常，但給我們的生產(chǎn)帶來很大麻煩，常見原因如下。

（1）數(shù)控車床上伺服電機軸與絲杠之間的連接松動，致使絲杠與電機不同步，出現(xiàn)尺寸誤差。檢測時在伺服電機與絲杠的聯(lián)軸節(jié)上作好記號，用較快倍率來回移動工作臺（或刀架），由于工作臺（或轉(zhuǎn)塔）的慣性作用，將使聯(lián)軸節(jié)的兩端出現(xiàn)明顯相對移動。此類故障通常表現(xiàn)為加工尺寸只有一個方向變動，只需將聯(lián)軸節(jié)螺釘均勻緊固即可排除。

（2）滾珠絲杠與螺母之間潤滑不良，使工作臺或刀架運動阻力增加，無法完全準(zhǔn)確執(zhí)行移動指令。此類故障通常表現(xiàn)為零件尺寸在幾絲范圍內(nèi)無規(guī)則變動，只需將潤滑改善即可排除故障。

（3）滾動軸承磨損或調(diào)整不當(dāng)，造成運動阻力過大。該故障現(xiàn)象也通常表現(xiàn)為尺寸在幾絲范圍內(nèi)無規(guī)則變動。檢查時可通過DGN800-804的位置偏差量進行，方法同上。此類故障只需將磨損軸承更換并認(rèn)真調(diào)整，故障即可排除。

（4）伺服傳動系統(tǒng)的光柵檢查裝置出現(xiàn)了問題，光柵尺檢查機床傳動系統(tǒng)的移動，上有碼盤對檢測結(jié)果，碼盤長時間使用讀數(shù)不準(zhǔn)，更換即可。

引起數(shù)控機床加工尺寸偏差的原因是多方面的，實際中先對機床進行傳遞傳動系統(tǒng)的機械精度的檢測，如果測量值超差，則拆下進給伺服電動機（設(shè)定為旋轉(zhuǎn)軸），對伺服電動機定位精度檢測，判別是否是電氣方面和系統(tǒng)參數(shù)因素引起的精度下降。電氣和系統(tǒng)參數(shù)方面正常后，檢修進給傳動機械方面故障。如果進給系統(tǒng)精度正常，則檢查機床輔助裝置控制方面因素。

4 結(jié)論

數(shù)控機床種類很多，故障現(xiàn)象也比較復(fù)雜，總之大致可以將數(shù)控機床故障分為有報警故障、參數(shù)故障和無報警故障三個方面，在機床的使用過程中我們要重視保養(yǎng)，重視技術(shù)資料的保存，摸清數(shù)控機床各個系統(tǒng)之間的關(guān)系，以便分析判斷是哪種故障，提高對機床故障的辨識能力，維修能力。

參考文獻：

[1] 郭繼麗，邢麗娟.數(shù)控機床的故障診斷與排除[J].設(shè)備管理與維修，2009（1）：20.endprint