數控機床維修之我見

數控機床是當代高新技術機、電、光、氣一體化的結晶，電氣復雜，管路交叉林立，數控系統五花八門，產品不能互相替換，故障現象也是各不相同。特別是大型、重型數控機床，價格昂貴，安裝調整時間長，內有成千上萬只元器件，若其中一個元件有故障，就會影響機床的正常工作；還有導線的連接、管子的聯結，若有一點疏忽就會出問題；再加上其體積龐大，在無恒溫條件下使用，很容易因環境的變化發生故障。在十幾年的數控機床維修工作中，筆者總結出數控機床維修的幾點心得。

一、數控機床故障類型及特點

1.NC系統故障

NC系統故障會引起硬件故障和軟件故障。

2.伺服系統故障

由于數控系統的控制核心是對機床的進給部分進行數字控制，而進給是由伺服單元控制伺服電動機帶動滾珠絲杠來實現的，由旋轉編碼器做位置反饋元件，形成位置控制系統。伺服系統故障一般是由伺服控制單元、伺服電動機、測速電動機、編碼器等的故障引起的。

3.外部故障

現在數控系統的可靠性越來越高，故障率越來越低，大部分故障都是非系統故障，是由外部原因引起的。

4.故障特點

數控機床一般由數控系統、包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服系統、強電控制柜、機床本體和各類輔助裝置組成。數控機床的復雜性使其故障具有復雜性和特殊性的特點。

引起數控機床故障的原因很多，不能只看故障的表象，要透過現象找到引起故障的根源，采取合理的排除方法。

二、故障的診斷

1.搞清故障現象

當數控設備出現故障時，首先要搞清故障現象，向操作人員了解第一次出現故障時的情況，在可能的情況下觀察故障發生的過程。只有了解到第一手情況，才有利于排除故障。搞清了故障現象，再根據機床和數控系統的工作原理，就可以很快地確診問題所在并將故障排除，使設備恢復正常。

現在，數控系統的自診斷能力越來越強，設備的大部分故障數控系統都能夠診斷出來，并采取相應的措施。當數控設備出現故障時，有時在顯示器上顯示報警信息，有時在數控裝置上、PLC裝置上和驅動裝置上也會有報警指示。這時要根據手冊對這些報警信息進行分析，有時根據報警信息就可直接確認故障原因。但有一些報警信息并不能反映故障的根本原因，而是反映故障的結果或者由此引起的其他問題，這時就必須進行仔細的分析和檢查。

2.利用數控系統的PLC狀態顯示功能

許多數控系統都有PLC狀態顯示功能，如西門子3系統PC菜單下的PC STATUS、西門子810系統DIAGNOSIS菜單下的PLC STATUS功能以及發那科0T系統DGNOS PARAM 功能的PMC狀態顯示功能等，利用這些功能可顯示PLC的輸入、輸出、定時器、計數器等的即時狀態和內容。根據機床的工作原理和機床廠家提供的電氣原理圖，通過監視相應的狀態，就可確診某些故障。

3.利用機床廠家提供的PLC梯形圖

數控設備出現的大部分故障都是通過PLC裝置檢查出來的，PLC檢測故障的原理就是通過運行機床廠家為特定機床編制的PLC梯形圖(即程序)，根據各種輸入、輸出狀態進行邏輯判斷，如果發現問題，則進行報警并在顯示器上產生報警信息。所以對一些PLC報警的故障，或一些沒有報警的故障，可以通過分析PLC的梯形圖進行診斷，利用NC系統的梯形圖顯示功能或者機外編程器在線跟蹤梯形圖的運行，可提高故障診斷的速度和準確性。

三、多練、多實踐

1.敢于動手，善于動手

對于維修人員來說，要膽大心細，敢于動手，只會講、不動手，是修不好數控機床的。但是要先了解情況再動手，不要盲目行動，否則可能會讓故障更嚴重，甚至造成事故。同時還要善于動手，首先要上機熟悉機床的操作面板和各菜單的內容，做到操作自如；同時要充分利用數控機床自診斷技術來迅速處理故障。

2.培養動手能力，掌握實踐技能

有時有些故障很難判斷，分不清是電氣故障還是機械故障。如COBURG龍門銑發生過這樣的故障：軸無論是向上升，還是向下降，Z軸滑枕總是向下移動并報警。于是我們采用了“分開法”，把電氣部分的控制與原電路完全分開，把Z軸直流電動機的接線端子上的線拆下，另通直流電（可由交流220V電源通過調壓器經過4只二極管整流給出）到電機二端，發現電動機能根據直流電的極性變換改變旋轉去向，排除了電氣故障，再進行檢查，最終發現是由于機械磨擦片打滑滑枕下垂所致。查找故障的方法還有很多，如“隔離法”“置換法”“對比法”“敲擊法”等，都可以作為一種有效的手段來幫助我們尋找、排除故障。

3.學會使用有關儀器

示波器、萬用表、在線電路檢測儀、短路檢查儀、電腦、編程器等能夠幫助我們進行具體電路的判斷、檢查。特別是要能熟練使用PLC編程器、電腦，熟練輸入、輸出機床參數以及在線測試有關狀態、進行系統初始化等。這對分析故障特別是復雜故障有很大幫助。

4.進行“小改小革”

在正常工作中發生某一元件損壞（如選擇開關、按鈕、繼電器等）而暫無備件的情況時，可以自己動手用粘合法或采用其他的特殊辦法進行修復，使機床能正常工作一段時間，等到備件來后再進行更換和維修。比如德國VDF數控大車的第2刀背中有5只夾緊用的微型壓力開關，其中2只微型開關不慎損壞，并暫無備件。于是我們采用了“短接法”，使壓力開關的觸點符合PLC的輸入條件，使機床不報警又能正常工作。有時機械使用一段時間后，定位精度差了，產生了定位報警，在無法重新調整機床的情況下可暫時修正機床參數，加大公差帶，使之能正常工作。

5.要自己動手修電路板

一般說來數控機床的電路板可靠性好、故障率極低，檢查數控機床時，一般不會先懷疑電路板有問題。比如西門子850系統，有時會出現41NC-CPU報警或43PLC-CPU報警，實際上并不是電路板有故障，可以通過拆拔法、NC初始化、冷熱啟動PLC等方法反復試驗，一般就可以排除故障。若確實證明是電路板有問題，則要進行修復。這些電路板（一般無圖樣）價格昂貴，從幾千元到幾萬元不等，對于企業來說備件成本太高，一般不會有備件。因此數控機床電路板的維修極為重要，一旦電路板損壞又無備件，一時又修不好，勢必會停機，嚴重影響生產。其實有時電路板只是發生了一個極小的故障，只要認真檢查，不難發現問題所在。筆者已多次發現個別電容漏電、板子虛焊、短路等電路板故障。有些電路板故障比較復雜，但是只要花一些時間，通過儀器檢查，還是能夠修好的。自己動手修電路板，有很多好處，一方面可以為企業節約成本，解決燃眉之急，另一方面可以“解剖麻雀”熟悉電子電路，培養自己的分析判斷能力和動手能力。還有部分情況嚴重的電路板故障，特別是大規模集成電路，維修困難，，只能提早買備板或送出去維修。

以上方法對機床故障的檢測和排除是非常有效的，因為這些故障主要是由于檢測開關、繼電器、電磁閥的損壞或者機械執行結構出現問題，這些問題基本都可以根據PLC程序通過檢測其相應的狀態來確認故障點。

而發生系統故障時，有時情況比較復雜，采用以下的方法及檢測原則可快速確認故障點，即本著先外圍后內部、先機械后電氣、先簡單后復雜、先靜后動、先公用后專用、先查軟件后查硬件的原則進行檢修，這樣可簡化故障的診斷過程，避免走彎路。

（作者單位：廣東省工商高級技工學校）