數控機床維修方法的研究

遲 海，張鳳姣，王洪義

（1.沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043；2.沈陽三洋球罐有限公司，遼寧 沈陽 110112）

數控機床的維修方法有很多，如直觀法、對比法、交換法等。這些傳統診斷維修法一旦失靈，維修就會陷入僵局。本文介紹的幾種維修方法是另辟蹊徑，使原有不明朗的故障現象通過這些方法判斷分析，最終可找到故障點進行排除。

一、規律性的維修方法

它是針對數控機床固有的性質及特點找出維修規律并形成的一種維修診斷方法。如全閉環改為半閉環的方法、調整增量式編碼器回零方法、解決數控系統權限的方法、數控機床通信引起故障的維修方法等。這些維修方法對一般數控機床具有共性，也是新入門維修人員的必修課。下面結合實際故障來闡明。

案例：1臺數控系統為SIEMENS 840D PL的齊齊哈爾立車，X軸經常出現25050輪廓監控報警。

診斷及分析：傳統的維修方法是需要調整X軸位置增益，但是位置增益的調整對于一般維修人員來說沒有經驗，不便執行。先用另一種思路進行故障分析。

首先要了解X軸出現25050報警的可能原因：(1)機床機械磨損，造成機械性能下降導致電機控制方面出現問題。(2)由于機床加工過程中X軸負載過大。(3)由于位置測量系統損壞。

其次，在排除了其他原因后主要分析以上三種故障發生原因。由于(1)需要大量時間拆卸，所以先考慮第(2)、(3)種原因。首先考慮(2)，可以應用已經固定在西門子系統內部的電機電流診斷X軸的電機負載。這需要X軸電機正常運行，不過當運行X軸時，發現機床上面的25050報警不能消除。故X軸不能移動，此種維修方法行不通?？紤](3)，將X軸位置測量原件(光柵尺)屏蔽。具體做法是進入840D系統啟動菜單，選擇軸參數菜單，將X軸參數MD30240[0]由1改為0，(此光柵尺采用的是增量式)，參數MD30200由2改為1(測量反饋編碼器數量)。然后下電重新啟動機床。(可屏蔽第二測量系統，不需更改PLC中DB31.DBX1.5和DB31.DBX1.6)。X軸全閉環反饋就改為半閉環反饋。然后運行X軸。如果報警消除，說明第二測量系統元件(光柵尺)出現問題。否則，就是第(1)、(2)種原因。實際修改后，X軸25050報警消除且能正常運行，證明光柵尺出現故障。將X軸光柵尺拆下。發現里面被臟物污染，清理后裝回。將參數改回全閉環。發現在運行X軸某一段行程時再次出現此報警且在沒有加工任何工件的情況下，那么只能是原因(1)，結果拆開X軸防護罩發現絲杠在故障區域的一段潤滑管路堵塞造成此報警。清理并疏通潤滑管路后機床再無此類報警。

二、數控機床短路故障維修方法

短路故障一般為24V直流信號短路，另外還有24V交流、110V交流信號，維修起來很困難。維修短路故障的具體步驟方法及維修實例如下。

第一，尋找故障的入手點。先觀察數控機床的短路現象，如果機床顯示器不亮那么就先找提供機床顯示器的電源。如果機床顯示器可以啟動并且能夠顯示一些報警信息。那么要針對數控機床的報警提示和發生短路故障的區域分析判斷。查找相應故障區域接口和供給電源。

第二，上述兩種情況一旦找到故障區域，可利用排除法將可疑電路全部斷開，只保留一路，然后通電觀察有沒有短路現象。如果仍然存在，保留此電路接口并且可以排除此路，再將另一路接口接上，重新上電。反復幾次就可以找到短路故障點，當然此種方法運用靈活可針對實際情況進行調整。

案例：1臺青海一機XH 7612/2數控銑床，840D系統。運行X軸會出現正、負硬限位報警，且有時屏幕黑屏。

診斷及分析：檢查X軸所在位置，發現均沒有在正、負限位位置。觀察機床移動，當X軸向右運行時，出現此報警。再向左做運行可以消除此報警。從電氣圖紙上找到X軸正、負限位的I/O分別是E13.2、E13.4。再次重復上述動作觀察發現E13.2、E13.4信號瞬間由1變為0然后又恢復為1狀態，同時機床屏幕掉電。故判斷供給這兩個輸入信號的電源24VDC短路。于是根據電氣圖紙查找24VDC電源接線端子排B2.1-X1上面的5L+，上面共并聯5個5L+端子將其中X軸正、負限位5L+端子拆下。測量發現5L+其他端子仍然對地短路，然后測量X軸限位端子5L+對地有216Ω，說明供給X軸限位電源端沒有短路。報警是由于其他5L+短路所致。將其他5L+逐個拆下測量。當檢查到+B30-X21端子時對地短路。查看圖紙此端子是B軸夾緊開關連線。由于B軸夾緊開關安裝接線不合理，導致X軸向右運行時B軸夾緊開關電纜與金屬外殼摩擦使電纜外部的絕緣層損壞對地短路。更換此電纜后短路現象消失。

三、應用計算機知識形成的維修方法

數控裝置按計算機分類：專用計算機數控裝置和通用計算機裝置。

專用計算機數控裝置：一般是數控裝置生產廠商為自己的數控系統專門設計的計算機。

通用計算機裝置：一般是計算機制造商的通用型個人計算機或工業控制計算機。

現代計算機技術已十分普及。從這個角度來看，數控機床結構(無論是專用型計算機、通用型計算機)可以當做1臺上位計算機與1臺下位計算機的組成。以當前SIEMENS 840D數控系統來說，PCU可當成上位計算機，NCU可當成下位計算機。那么在維修時可以把它們當作計算機來維修。當然上述兩種數控裝置計算機有著很大的區別，專用計算機數控裝置結構與通用計算機裝置有所不同，一般前者是板卡式結構。在功能上前者也要比后者強大，并且存儲著機床廠家特殊的數據。維修時需要進行備份或小心插拔。下面結合故障案例分析。

案例：5坐標數控加工中心，型號FERRARI A17系統E550，這是1臺典型的專用計算機數控裝置。

故障1：開機后，機床在加工過程中經常藍屏死機。

診斷并分析：

(1)解決系統藍屏問題。首先要考慮系統的散熱，所以清理整個控制系統計算機板，不過故障仍然出現。

(2)考慮Windows NT內存有winfile.exe病毒，將整個系統重新進行格式化，然后，應用在DOS下ghost軟件進行系統與應用軟件恢復(前提先做好備份)，之后機床恢復正常，然而，經過一段時間，此故障再次出現。

(3)考慮上位計算機板(1028板)硬件故障，計算機系統經常藍屏意味著有幾種可能。

①CPU過熱導致系統無法正常運行藍屏死機。

②內存質量差，導致運行大量數據后，藍屏死機。

③主板本身問題也會導致藍屏死機。

綜合上述三方面，由于此1028板CPU無風扇，只有散熱片且已清理，故此種可能排除。主板表面無明顯損壞、燒壞。所以，重點考慮內存故障，果然，更換內存后，機床運行不再出現藍屏死機現象。

故障2：系統啟動后偶爾不能進入Windows。

診斷并分析：

(1)考慮計算機內病毒問題，由于上面已經重新安裝系統，故排除。

(2)分析與1028板通信的1029板(下位計算機)故障，由于1028板啟動后數據部分要傳輸給1029板，然后再由1029板反饋信號給1028板，若缺少1029板的信號，1028板不能繼續運行或E550軟件不能工作。所以在1028板啟動的同時，要對1029板檢測，檢測后發現1029板啟動正常，排除此種可能。

(3)考慮硬件故障，經過分析觀察，發現在啟動自檢完成后，屏幕上一直黑屏且左上角為閃爍橫杠，時間持續很長。綜合以上現象分析，認為計算機硬盤0磁道引導區損壞，致使Windows無法識別硬盤，將硬盤更換后，系統不再有等待或有Windows進不去現象，故障排除。

通過上述兩個綜合故障，要求維修人員面對復雜多變的機床故障，要求有足夠的耐心，同時，需要冷靜、大膽的分析和推斷，并且要求維修人員對于光學、電子學、計算機、液壓、數控原理等方面知識要有一定的了解，有些甚至要靈活掌握。

四、結語

隨著我國制造業的不斷發展，數控機床將越來越多并且每個數控生產廠商的設備都是不一樣的，這對于維修人員是一個極大的考驗，所以要在傳統的維修診斷方法中總結精華并另有創新。計算機的更新速度很快，這直接影響著數控機床的未來發展走向。跟據最新的西門子840DSL數控系統的結構來看，網絡技術應用的很多，伺服的配置完全是計算機識別硬件的方式。故維修人員也要與時俱進，在不斷完善自己的維修方法的同時還要繼續學習當今最新的計算機等方面的知識，這樣在遇到同樣的維修困境時，可以重新屢清思路，多角度分析故障點，從而找到故障的切入點，成功的排故。

[1]郭士義.數控機床故障診斷與維修[M].機械工業出版社，2010.

[2]夏羅生.數控機床維修與維護[M].航空工業出版社，2011.

[3]付承云.數控機床安裝調試及維修現場實用技術[M].機械工業出版社，2012.