數控機床故障診斷與維修

　　摘要：數控機床是實施現代先進制造技術的主要機械裝備，在使用過程中不可避免的會出現故障。文章闡述了數控機床故障診斷的一般方法，同時給出幾個實例加以說明。
　　關鍵詞：數控機床；故障診斷；維修
　　
　　數控機床是一種高精度、高效的自動化機床，它綜合了計算機技術、信息技術、自動化技術、控制工程、精密測量和精密機械等各個領域的新的技術成果，是信息技術與機械制造技術相結合的產物，是高新技術綜合的機電一體化產品。由于其經濟性能好，生產效益高，是實施現代先進制造技術的主要機械裝備，在生產上處于越來越重要的地位。數控機床擁有量的多少與技術水平的高低是衡量一個國家工業現代化的重要標志。當前，我國的數控機床擁有量遠不如發達國家，為了提高機床的使用率，提高系統的可靠性，數控機床的故障診斷和維修技術顯得越來越重要，其維護保養和維修水平直接影響到機床的使用率。下面結合多年的教學和實踐經驗，根據維修實例談談數控機床故障診斷的基本方法。
　　
　　一、數控機床故障診斷的一般方法
　　
　　對于數控機床的故障診斷，一般首先檢查操作方法是否錯誤。在數控加工過程中，操作是比較繁瑣的，對于不很熟練的操作者來說尤其重要。有以下幾點必須注意：1、通電后各坐標是否回零。2、機床各不見急停按鈕是否被按下。3、機床各坐標是否在極限位置，如果機床在原點附近回零時，必須注意先向相反方向移動，到過減速區后再回零。其次是注意觀察故障出現是有規律的還是偶然的。對于有規律的故障，則是因為機床存在某確定的問題。而對于偶然性的問題，則可能是由于連線接觸不良、干擾、電源不穩定等臨時故障引起的。然后是檢查出現故障是否是由周圍的環境及工作條件等原因引起。發生故障，需要區別是機械、液壓、還是電氣故障，對電氣故障要區別是NC內部故障還是PC故障。最后觀察故障出現時是否有自診斷顯示。當前的數控系統一般都有自診斷功能，針對不同的情況采取不同的措施。具體來講，處理數控機床故障方法主要有以下幾種。
　　（一）直觀法
　　維修人員通過故障發生時的各種光、聲、味等異常現象的觀察，認真察看系統的各個部分，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。
　　（二）替換法
　　所謂替換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。
　　（三）自診斷功能法
　　數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能特性的重要指標，數控系統的自診斷功能隨時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發光二極管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。
　　（四）功能程序測試法
　　功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的可能原因。
　　（五）原理分析法
　　根據CNC組成原理，從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，確定故障部位的維修方法。這種方法的運用，要求維修人員對整個系統或每個部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才可能對故障部位進行定位。
　　（六）參數檢查法
　　數控系統發現故障時應及時核對系統參數，系統參數的變化會直接影響到機床的性能，甚至使機床不能正常工作，出現故障，參數通常存放在磁泡存儲器或由電池保持的CMOS的RAM中，一旦外界干擾或電池電壓不足，會使系統參數丟失或發生變化而引起混亂現象，通過核對，修正參數，就能排除故障。
　　
　　二、數控機床故障實例
　　
　　針對以上各種故障處理方法，結合工程實際，相應給出以下實例加以說明：
　　例1：數控機床加工過程中，突然出現停機。打開數控柜檢查發現Ｙ軸電機主電路保險管燒壞，經仔細觀察，檢查與Ｙ軸有關的部件，最后發現Ｙ軸電機動力線外皮被硬物劃傷，損傷處碰到機床外殼上，造成短路燒斷保險，更換Ｙ軸電機動力線后，故障消除，機床恢復正常。
　　例2：ＴＨ6350加工中心旋轉工作臺抬起后旋轉不止，且無減速，無任何報警信號出現。對這種故障，可能是由于旋轉工件臺的簡易位控器故障造成的，為進一步證實故障部位，考慮到該加工中心的刀庫的簡易位控器與轉臺的基本一樣。于是采用交換法進行檢查，交換刀庫與轉臺的位控器后，并按轉臺位控器的設定對刀庫位控器進行了重新設定，交換后，刀庫則出現旋轉不止，而轉臺運行正常，證實了故障確實出在轉臺的位控器上。
　　例3：AX15Z數控車床，配置FANUC1 0TE—F系統，故障顯示：
　　FS10TE　　1399Ｂ
　　ROM　　　 TEST：END
　　RAM　　　 TEST：
　　CRT的顯示表明ROM測試通過，RAM測試未能通過。RAM測試未能通過，不一定是RAM故障，可能是RAM中參數丟失或電池接觸不良一起的參數丟失，經檢查故障原因是由于更換電池后電池接觸不良，所以，一開機就出現上述故障現象。
　　例4：采用FANUC 6Ｍ系統的一臺數控銑床，在對工件進行曲線加工時出現爬行現象，用自編的功能測試程序，機床能順利運行完成各種預定動作，說明機床數控系統工作正常，于是對所用曲線加工程序進行檢查，發現在編程時采用了Ｇ61指令，即每加工一段就要進行1次到未停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將Ｇ61指令改用Ｇ64（連續切削方式）指令代替之后，爬行現象就消除了
　　例5：PNE71 0數控車床出現Ｙ軸進給失控，無論是點動或是程序進給，導軌一旦移動起來就不能停下來，直到按下緊急停止為止。
　　根據數控系統位置控制的基本原理，可以確定故障出在Ｘ軸的位置環上，并很可能是位置反饋信號丟失，這樣，一旦數控裝置給出進給量的指令位置，反饋的實際位置始終為零，位置誤差始終不能消除，導致機床進給的失控，拆下位置測量裝置脈沖編碼器進行檢查，發現編碼器里燈絲已斷，導致無反饋輸入信號，更換Ｙ軸編碼器后，故障排除。
　　例6：Ｇ18ＣＰ4數控磨床，數控系統是FANUC1 1Ｍ系統，故障現象使機床不能工作，CRT顯示器無任何報警信息。
　　檢查機床各部分，發現CNC裝置及CNC與各接口的連接單元都是好的，最后分析是由于外部干擾引起磁泡存儲器內存儲數據混亂而造成的，因此，對磁泡存儲器存儲內容進行了全部清除，重新按手冊送入數控系統各種參數后，數控機床即恢復正常。
　　除了上面介紹的幾種檢查方法外，數控機床的故障診斷方法還有測量比較法、敲擊法、局部升溫法，電壓拉編法及開環檢測法等，這些方法各有特點，維修時應根據故障現象，常常同時采用幾種方法，靈活運用，對故障進行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。
　　在實際工作中，由于數控機床所涉及的技術領域寬廣，出現的故障往往比較復雜，涉及到機床的各個方面，必須要在熟悉機床結構的基礎上針對特定的數控系統，綜合運用多種診斷方法，尋求快捷、簡單、有效的故障處理途徑。例如濰坊柴油機廠，海科特80×800加工中心，調試完成后，用戶反映工作臺不交換。結果檢查電信號，信號輸入“OK”；程序輸入“OK”，自診斷顯示無報警；液壓轉位工作臺控制電磁閥有“+24V”，電氣正常。最后電磁閥拆下檢查，發現油污膠質堵死閥心，致使液壓系統不能正常工作，導致工作臺不能交換。
　　例7：加工中心數控系統是FANUC1 1Ｍ系統，對刀時手動機械手伸出不動作。
　　
　　針對該故障列出參考流程圖如圖1。
　　檢查過程中先檢查是否在手動狀態下，TOG是否為“1”，若不在手動狀態下，則不能完成手動機械手伸出的動作。若是處于手動狀態下，再檢查x地址手動伸出是否為“1”。為“1”代表信號已經送到PC，按鈕到PC之間的線路沒有問題。“0”代表信號沒有進入PC，有可能是線斷了，則尋找機床外的問題。當x地址輸入為“1”后，再查相應電磁閥“Y”輸出是否為“1”，如果為“1”，則證明條件全具備，檢查電磁閥連線是否有故障。根據檢測得到的不同情況，對故障加以排除。
　　實踐證明，上述故障診斷和維修方法均是行之有效的實用方法。由于數控機床品種多，結構形式各異，與其配備的數控系統和功能也是多樣的，所涉及的技術領域也不盡相同，因此在具體的故障診斷和維修過程中，應根據實際問題具體分析，靈活運用多種診斷方法，對故障進行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。隨著科學技術與生產的發展，數控機床和數控加工設備的工作性能將越來越好，生產效率越來越高，同時數控機床和設備的結構也越來越復雜，各部分的關聯也越來越密切，因此故障診斷技術就顯得格外重要。
　　
　　參考文獻：
　　1、夏慶觀.數控機床故障診斷[M].北京：機械工業