數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的故障分析方法與處理淺析

孫宏成

（沈陽(yáng)理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110159）

數(shù)控機(jī)床的科學(xué)維護(hù)是保證數(shù)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提條件，深刻的影響著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與完善。本文以現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的基本構(gòu)成為基礎(chǔ)，討論了數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的故障診斷與維修方法等內(nèi)容。

1 數(shù)控機(jī)床維修人員的基本素質(zhì)

數(shù)控機(jī)床的維修工作的水準(zhǔn)首先取決于從業(yè)人員的素質(zhì)，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的維護(hù)人員具備的素質(zhì)包括以下五點(diǎn)：（1）負(fù)責(zé)任的工作態(tài)度和敬業(yè)精神；（2）能夠熟練掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)，知識(shí)體系完備，并且具有一定外語(yǔ)溝通能力；（3）及時(shí)掌握數(shù)控機(jī)床的發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解數(shù)控機(jī)床、以及PLC相關(guān)的工作原理，知曉CNC相關(guān)的編程語(yǔ)言；（4）熟知數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特征，實(shí)驗(yàn)技能與動(dòng)手操作能力均較為出色；（5）維護(hù)數(shù)控機(jī)床涉及的各種測(cè)試儀器、儀表及工具均需要熟練掌握。

2 維修具備的前提條件

（1）數(shù)控機(jī)床的常用備品、配件需要提前準(zhǔn)備；（2）微電子元器件的提供及時(shí)；（3）與維修相關(guān)的儀器、儀表等沒有故障；（4）設(shè)備的相關(guān)資料、使用手冊(cè)、說明書、調(diào)整與診斷說明書等等。

3 數(shù)控機(jī)床維修準(zhǔn)備工作

當(dāng)維修人員受到有關(guān)機(jī)床的維修要求后，盡可能的與機(jī)床的使用單位進(jìn)行聯(lián)系溝通，這樣就可以在遠(yuǎn)程提前了解機(jī)床故障現(xiàn)場(chǎng)的有關(guān)信息及大致情況。了解的內(nèi)容一般包括數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中主軸驅(qū)動(dòng)的型號(hào)、故障發(fā)生時(shí)的表象，用戶單位的備件儲(chǔ)存情況等，在遠(yuǎn)程便可以提前對(duì)故障原因與部位進(jìn)行初步分析，為后期去往現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備可能會(huì)用到的技術(shù)資料及維修工具等，使得維修工作井井有條的進(jìn)行。

4 數(shù)控機(jī)床的故障診斷

數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)維修是維修工作的核心內(nèi)容。在故障現(xiàn)場(chǎng)診斷數(shù)控機(jī)床發(fā)生的一些列可能存在的原因，尋找故障發(fā)生的部位，替換故障配件，通過運(yùn)行機(jī)床驗(yàn)證數(shù)控系統(tǒng)能否恢復(fù)正常運(yùn)行。這個(gè)過程中的診斷極為關(guān)鍵，診斷的內(nèi)容涉及到了系統(tǒng)與外圍線路，檢測(cè)其是否有故障，定位出故障發(fā)生的確切位置。一般是由大到小的進(jìn)行定位檢測(cè)，一些特殊情況下需要對(duì)元器件進(jìn)行定位檢測(cè)。

4.1 故障初步判定

在收集的資料較完備的狀態(tài)下，由資料的內(nèi)容便可得到故障發(fā)生的部位，也可以應(yīng)用接口信號(hào)法進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)觀察故障現(xiàn)象，定位故障發(fā)生的可能部位，依據(jù)故障表現(xiàn)的特征，對(duì)故障部位進(jìn)行一一查驗(yàn)。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，一般一處故障使用一種方法便可以查到，很多時(shí)候也需要使用多種方法合同檢測(cè)。對(duì)數(shù)控機(jī)床的熟悉程度決定了故障的判別方法選擇。

4.2 報(bào)警處理

如果數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的時(shí)候，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，故障的代碼或者文字會(huì)在機(jī)床的顯示屏上顯示出來。這是需要查閱數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)資料，知曉所涉及報(bào)警內(nèi)容的具體含義以及處理方法。一般而言，數(shù)控系統(tǒng)給出的報(bào)警嚴(yán)謹(jǐn)而明確，維修人員根據(jù)故障代碼及所對(duì)應(yīng)的處理方法便可以有效處理。

4.3 操作信息相應(yīng)處理方式

機(jī)床的生產(chǎn)廠商會(huì)在其電氣特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，使用計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)將可能出現(xiàn)的故障信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)之中，并且給予每種故障特定的標(biāo)志，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)便可以及時(shí)在顯示器中表現(xiàn)，也可以進(jìn)一步了解到相關(guān)的詳盡的報(bào)警信息。上述的故障報(bào)警能夠在排故手冊(cè)中找到處理方法，也可以參考電路圖與PLC程序，檢查其信號(hào)運(yùn)行狀態(tài)，依據(jù)邏輯關(guān)系檢查故障點(diǎn)，及時(shí)處理故障。

4.4 未報(bào)警的故障處理

如果數(shù)控系統(tǒng)已停機(jī)，PLC無法進(jìn)行時(shí)，或者是在沒有報(bào)警的情況下發(fā)生故障，這時(shí)候需要判定故障發(fā)生前后系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在現(xiàn)有的儀器認(rèn)知基礎(chǔ)上分析，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)故障做出客觀判斷。

5 常規(guī)故障的診斷方法

5.1 目測(cè)

對(duì)故障板詳細(xì)查驗(yàn)，觀察故障板上是否有保險(xiǎn)絲的燒斷以及元器件的物理?yè)p害等現(xiàn)象，電路是否有斷路、短路發(fā)生，以此基礎(chǔ)上來判定板內(nèi)有沒有電流、電壓的超值等問題。

5.2 觸摸檢測(cè)

使用手指或者借助機(jī)械對(duì)元器件進(jìn)行觸碰，特別是電容及半導(dǎo)體等是否發(fā)生了松動(dòng)，這個(gè)方法能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)床中一些斷腳以及虛焊等問題。

5.3 通電檢測(cè)

第一步是借助萬用表查驗(yàn)電路中是否發(fā)生了斷路，假如沒有斷路發(fā)生就可以接入電源，觀察電路中是否有冒煙、點(diǎn)火等明顯現(xiàn)象。用手觸及元器件感覺其異常發(fā)熱現(xiàn)象，這種方法能夠發(fā)現(xiàn)較為明顯的一些故障 ，進(jìn)一步縮小系統(tǒng)的檢修范圍。

5.4 儀器檢測(cè)

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生故障后，使用常規(guī)電工檢測(cè)儀器、工具檢測(cè)故障部分的電壓、電源以及信號(hào)等，確定故障部位。假如電源的輸入電壓超過限度，必須對(duì)電源進(jìn)行監(jiān)控，可以使用電壓表檢測(cè)相應(yīng)電壓，也可以用電壓測(cè)試儀對(duì)其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以排可以排除別的原因。例如在上海一個(gè)工廠的數(shù)控機(jī)床故障中數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，顯示的故障位置在環(huán)硬件部位，在示波器上發(fā)現(xiàn)有干擾信號(hào)出現(xiàn)，電路中添加一個(gè)電容，使得干擾信號(hào)得以過濾掉，保證了系統(tǒng)的正常工作。假如系統(tǒng)不能達(dá)到基準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)候，采用示波器檢查其零標(biāo)記脈沖存在與否，沒有存在的話，重點(diǎn)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

5.5 可編程器的檢測(cè)分析

假如數(shù)控機(jī)床中的可編程控制器產(chǎn)生故障，其故障原因多以中斷堆棧的形式存儲(chǔ)。在系統(tǒng)無法啟動(dòng)的情況下，可以應(yīng)用編程器調(diào)出系統(tǒng)中的中斷堆棧及塊堆棧，根據(jù)其判定出來的信息 ，進(jìn)行故障診斷，這種方法是可編程序控制器檢修中最為常見的辦法之一。也可以采用可編程序控制器來檢測(cè)機(jī)床控制系統(tǒng)的接口信號(hào)，與用戶手冊(cè)中的正確信號(hào)進(jìn)行比較，也能夠查出對(duì)應(yīng)的故障位置。

5.6 備件替換診斷法

目前的數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)大多采用模塊化的方式，數(shù)控機(jī)床按照功能的不同來劃分相應(yīng)的模塊，近些年的技術(shù)發(fā)展日新月異，集成電路的規(guī)模也是也來越巨大和復(fù)雜，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到較高層次。傳統(tǒng)檢測(cè)故障的方法難以確定故障的具體區(qū)域。因此，在充分了解模塊所具有的功能和故障現(xiàn)象后，對(duì)發(fā)生故障的模塊進(jìn)行初步判斷，替換可能發(fā)生故障的器件，這種方法能夠快速定位出產(chǎn)生故障的模塊。如果事先沒有準(zhǔn)備診斷備件，也可以與待檢測(cè)模塊相似的其它現(xiàn)場(chǎng)模塊對(duì)其替換檢查。越來越多的數(shù)控機(jī)床維修診斷采用類似上述方法進(jìn)行，檢測(cè)完后使用替代備件代替損壞模塊，這樣就使得整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短了機(jī)床發(fā)生故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。以上這種方法需要在系統(tǒng)未通電的狀態(tài)下進(jìn)行，同時(shí)對(duì)線路板的型號(hào)、標(biāo)記等認(rèn)真查驗(yàn)，確定其是否跨接相同，拆線的時(shí)候應(yīng)做好相應(yīng)的標(biāo)記。

5.7 自診斷功能判斷

目前市場(chǎng)上流行的很多數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)均具有強(qiáng)大的自診斷能力，系統(tǒng)自身通過實(shí)時(shí)自監(jiān)測(cè)來及時(shí)判定各部分的工作狀態(tài)，并及時(shí)判定故障，給出報(bào)警信息，在一定范圍內(nèi)做出保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作，避免了更嚴(yán)重的事故發(fā)生。但是有些硬件發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警過程無法實(shí)現(xiàn)，有些數(shù)控系統(tǒng)是通過自帶燈光的閃爍組合做出相應(yīng)的報(bào)警指示，能夠幫助維修人員準(zhǔn)確地診斷出故障模板的位置。

6 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)控機(jī)床的故障分析與處理并不是孤立存在的，二者之間沒有嚴(yán)格的界限，排除故障的方法很多，往往只需要其中的一種方法便可以排除故障，有時(shí)候也需要多方法同時(shí)進(jìn)行。數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障的處理能力主要與維護(hù)人員對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)掌握程度有關(guān)深度，豐富的維修經(jīng)驗(yàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障處理也十分重要。