數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的故障與基本處理技術(shù)分析

姜韜

摘 要：本文結(jié)合多年的工作實(shí)踐，分析、研究了數(shù)控機(jī)床電氣故障的檢修技術(shù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;電氣故障;檢修

數(shù)控機(jī)床有控制先進(jìn)、復(fù)雜、智能化程度高、檢修難度大的特點(diǎn)，其故障檢測(cè)、診斷與維修工作必須由掌握先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的復(fù)合型技術(shù)人員來(lái)?yè)?dān)任。此文分別介紹數(shù)控機(jī)床電氣故障的檢修步驟、分析與排除方法。

一、電氣故障檢修分析、排除方法

1.數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能及報(bào)警處理方法

（1）開機(jī)自檢。數(shù)控系統(tǒng)通電時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部自診斷軟件對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件逐一進(jìn)行檢測(cè)。一旦檢測(cè)通不過(guò)，就在CRT上顯示報(bào)警號(hào)或報(bào)警信息，指出故障部位。只有開機(jī)自檢項(xiàng)目全都正常通過(guò)后，系統(tǒng)才能進(jìn)入正常運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。

開機(jī)自檢一般可將故障定位到電路或模塊上，有些甚至可定位到芯片上。但在不少情況下只能將故障原因定位在某一范圍內(nèi)，需要通過(guò)進(jìn)一步的檢查、判斷才能找到故障原因并予以排除。

（2）實(shí)時(shí)自診斷。數(shù)控系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部、伺服系統(tǒng)、I/O接口以及數(shù)控裝置的其他外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息。若檢測(cè)有問(wèn)題，則立即顯示報(bào)警號(hào)及報(bào)警內(nèi)容，并根據(jù)故障性質(zhì)自動(dòng)決定是否停止動(dòng)作或停機(jī)。檢查時(shí)，維修人員可根據(jù)報(bào)警內(nèi)容，結(jié)合實(shí)時(shí)顯示的NC內(nèi)部關(guān)鍵標(biāo)志寄存器及PLC的操作單元狀態(tài)，進(jìn)一步對(duì)故障進(jìn)行診斷與排除。

故障排除以后，報(bào)警往往不會(huì)自動(dòng)消除。根據(jù)不同的報(bào)警，需要按“ RESET”或“STOP”軟鍵來(lái)消除，或者需用電源復(fù)位或關(guān)機(jī)重新啟動(dòng)的方法消除，恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。

2.數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)故障

（1）參數(shù)故障的產(chǎn)生原因。①后備電池失效將導(dǎo)致全部參數(shù)丟失。因此，在正常工作時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查是否有電池電壓低的報(bào)警信息或LED信號(hào)燈指示。如果發(fā)現(xiàn)該報(bào)警，應(yīng)及時(shí)更換后備電池。更換電池應(yīng)嚴(yán)格按照該系統(tǒng)的說(shuō)明書要求進(jìn)行操作，如有的系統(tǒng)要求停電后一定時(shí)間范圍內(nèi)將電池更換完畢，有的則要求系統(tǒng)在通電狀態(tài)中方可更換電池，以保證證更換電池時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。②由于操作者的誤操作，可能將個(gè)別或全部參數(shù)清除。③數(shù)控系統(tǒng)在DNC狀態(tài)下運(yùn)行或進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)電網(wǎng)瞬間停電。

（2）數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的恢復(fù)。數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多，參數(shù)恢復(fù)的方法也各不相同。以下為三種常用的參數(shù)恢復(fù)方法：①對(duì)照隨機(jī)資料參數(shù)表逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)有不一致的參數(shù)就用手動(dòng)輸入恢復(fù)。這種方法不需要外圍設(shè)備，但效率太低，容易出錯(cuò)。②利用生產(chǎn)廠家提供的專用數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備，如紙帶機(jī)，磁帶機(jī)，軟盤驅(qū)動(dòng)器、IC卡等。參數(shù)輸入的操作步驟可參照數(shù)控系統(tǒng)的操作說(shuō)明書進(jìn)行。③利用計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)的DNC功能通過(guò)DNC軟件進(jìn)行參數(shù)輸入。這種方式操作簡(jiǎn)單，輸人效率高，出錯(cuò)率極低。

3.數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障

（1）軟件故障發(fā)生的原因。軟件故障是由軟件變化或丟失，或者軟件運(yùn)行中斷引起的。①在調(diào)試用戶程序或修改機(jī)床參數(shù)時(shí)，刪除或更改了軟件內(nèi)容或參數(shù)，造成軟件故障（某些參數(shù)的改變也可引起軟件故障）。②后備電池電壓不足，引起軟件及參數(shù)丟失。③電源的波動(dòng)及干擾脈沖竄入數(shù)控系統(tǒng)，引起時(shí)序錯(cuò)誤或程序執(zhí)行錯(cuò)誤。④軟件編制不完善，當(dāng)運(yùn)行復(fù)雜程序或進(jìn)行大量計(jì)算時(shí)，有時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)死循環(huán)而引起系統(tǒng)中斷。⑤用戶程序出錯(cuò)，在運(yùn)行或輸入過(guò)程中出現(xiàn)故障報(bào)警。

（2）軟件故障的排除。對(duì)于軟件丟失或參數(shù)改變引起的軟件故障，可通過(guò)對(duì)參數(shù)、程序進(jìn)行更改或清除后重新輸入的方法來(lái)恢復(fù)。

對(duì)于程序運(yùn)行中發(fā)生中斷而造成的故障，可采取關(guān)機(jī)再重新啟動(dòng)的方法恢復(fù)。

開關(guān)數(shù)控系統(tǒng)電源是清除軟件故障常用的方法，但在關(guān)機(jī)之前應(yīng)將報(bào)警信息記錄下來(lái)，以便于排除故障。

4.數(shù)控系統(tǒng)硬件故障的檢查與分析

（1）常規(guī)檢查。①系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先進(jìn)行外觀檢查。判斷明顯的故障，有針對(duì)性地檢查可疑部分（包括元器件外觀、保護(hù)電路、開關(guān)設(shè)置等）。對(duì)于故障發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象、操作過(guò)程以及故障發(fā)生前進(jìn)行過(guò)的維修、保養(yǎng)，要進(jìn)行詳細(xì)地詢問(wèn)，這對(duì)分析故障原因很有幫助。②針對(duì)故障有關(guān)部分，檢查連接電纜、連接線、接線端子、接觸件等連接是否良好，檢查有無(wú)斷線、絕緣破壞、松動(dòng)、發(fā)熱、氧化或接觸不良等現(xiàn)象;檢查在惡劣環(huán)境下工作的元器件以及應(yīng)定期保養(yǎng)的部件或元器件，是否按規(guī)定定期進(jìn)行了檢查和保養(yǎng)。③檢查電源電壓是非常重要的環(huán)節(jié)。許多莫名其妙的故障往往是由電源電壓不正常引起的，而電源電壓不正?？赡苁请娫幢旧淼膯?wèn)題，也可能是由負(fù)載引起的，一定要仔細(xì)地檢查分析后再進(jìn)行處理。

（2）故障現(xiàn)象分析法。故障分析所涉及的專業(yè)面很廣，分析要以找到的現(xiàn)象（包括故障時(shí)的異?，F(xiàn)象、儀器測(cè)量記錄的內(nèi)容、產(chǎn)品檢查結(jié)果等）為依據(jù)，找出故障的規(guī)律和產(chǎn)生原因。為了找到足夠的線索，在可能的情況下（不會(huì)擴(kuò)大故障和產(chǎn)生危險(xiǎn)）可重復(fù)故障發(fā)生過(guò)程，讓故障重復(fù)出現(xiàn)。

（3）面板顯示與指示燈顯示分析法。面板顯示可把大部分被監(jiān)視的故障識(shí)別結(jié)果以報(bào)警的方式給出，但有時(shí)只能識(shí)別到某一裝置或某一部位。這時(shí)，可進(jìn)一步根據(jù)面板上的指示燈或該裝置上的指示燈指示，較快地找到故障點(diǎn)。

（4）系統(tǒng)分析法。判斷系統(tǒng)存在故障的部位時(shí)，應(yīng)弄清楚整個(gè)系統(tǒng)方框圖的工作原理，根據(jù)故障的現(xiàn)象，判斷問(wèn)題可能出在哪一個(gè)功能單元。可不管單元內(nèi)部的工作原理，根據(jù)系統(tǒng)方框圖將該單元的輸入/輸出信號(hào)以及它們之間的關(guān)系摘清楚。測(cè)試這個(gè)單元的輸入與輸出，判斷其是否正常。必要時(shí)可將該單元與其他單元脫離開，提供必要的輸入信號(hào)，觀察其輸出結(jié)果。如果確定問(wèn)題出在某一單元后，就要搞清楚該單元內(nèi)部的工作原理，必要時(shí)可測(cè)繪出局部的電氣原理圖，并通過(guò)進(jìn)一步的檢查與分析，最終把故障定位于元件。

在維修的初步階段及有條件時(shí)，可對(duì)懷疑單元或元器件采用替換法診斷故障，逐步縮小故障范圍，直至找到故障點(diǎn)。

（5）信號(hào)追蹤法。按照控制系統(tǒng)方框圖，從前往后或從后向前檢查有關(guān)信號(hào)的有無(wú)、性質(zhì)、大小及不同運(yùn)行方式的狀態(tài)，與正常情況比較有無(wú)差異或是否符合邏輯。在較長(zhǎng)的“串聯(lián)”電路中，可采用分割法，從中間開始向兩個(gè)方向查。查出某一方向有問(wèn)題時(shí)，可繼續(xù)對(duì)這一段采用分割法進(jìn)行檢查，直至找到故障點(diǎn)。兩個(gè)相同的線路，在可能的情況下可對(duì)它們進(jìn)行交換試驗(yàn)。

（6）靜態(tài)測(cè)量法。用萬(wàn)用表測(cè)量元器件的在線電阻及晶體管的PN結(jié)電壓;用集成電路測(cè)試儀檢查集成電路的好壞;亦可用線路板在線測(cè)試儀對(duì)線路板及板上元器件進(jìn)行檢測(cè)。由于線路板上的電路連接在一起，互相影響，有時(shí)不好判斷，在有條件的情況下可找一塊相同的好板，采用對(duì)比法進(jìn)行測(cè)量。

（7）動(dòng)態(tài)測(cè)量法?？捎眉娱L(zhǎng)板將待測(cè)板接出后開機(jī)測(cè)量，也可單獨(dú)給待測(cè)板加上必要的電源電壓和信號(hào)，然后用萬(wàn)用表、示波波器、邏輯分析儀等對(duì)線路板的電壓、電流、波形及邏輯關(guān)系進(jìn)行全面診斷。將測(cè)量值與已知值或經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較，再用邏輯推理的方法判斷出故障點(diǎn)。

二、結(jié)語(yǔ)

數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，故障千變?nèi)f化，維修方法也不盡相同，有的故障部位相同但現(xiàn)象不盡相同，有的現(xiàn)象相同但故障點(diǎn)不同，在排除故障時(shí)，不可生搬硬套，要熟練掌握數(shù)控設(shè)備的控制原理、掌握正確的維修方法，并靈活應(yīng)用，力求迅速準(zhǔn)確地判明故障原因，及時(shí)正確排除故障，同時(shí)不斷地學(xué)習(xí)和掌握新的知識(shí)與技術(shù)，尋找新的維修診斷的方法和手段，不斷提高維修能力。

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