數控銑床與加工中心典型故障診斷與維修

朱秀榮

(吉林工程技術師范學院機械工程學院，吉林長春130052)

數控機床是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、精密測量技術和機床技術的典型機電一體化產品。該技術先進，自動化程度高，是機、電、液一體化的高技術密集型機電設備。其結構的復雜性、部件的多樣性、控制的智能性、加工工藝的多樣性和加工零件的復雜性，決定了數控機床的故障診斷與維修的艱巨性和專業性。數控設備一旦發生故障，診斷難度大，甚至會造成停產停機。這就要求維修人員，不但要有較深的理論知識，還要有豐富的實踐經驗，具有較強的分析問題和解決問題的能力。由于現代數控系統的可靠性越來越高，數控系統本身的故障率越來越低，而大部分故障主要是由系統參數的設置、驅動單元和伺服電機的質量、程序、電元件、機械裝置、光電檢測元件等出現問題而引起的，為了加強數控設備使用管理與維修，降低故障率，提高利用率，掌握常見的典型故障診斷與維修方法是非常必要的。

1 數控機床機械部件故障診斷與維修

主要包括主軸部件、進給部件和輔助部件的故障診斷與維修。

(1)FANUC－0i系統數控銑床，兩軸采用半閉環控制，每次回參考點都有誤差，回參考點位置不準的故障診斷與維修。調整系統參數，故障仍然存在，由此判斷可能是機械原因導致。經過檢查，發現絲杠的螺母松動，擰緊螺母后，機床運行正常，故障被排除。

(2)擋塊竄位硬超程故障診斷與維修。一臺數控銑床采用華中世紀星HCN－21數控系統，在工作過程中，設定一定的X軸、Y軸與Z軸行程，正常工作。工作一段時間后，開始循環啟動，刀具未到循環起點就報警，顯示坐標軸超程。經過仔細檢查，發現X軸方向擋塊竄位，重新調整擋塊位置，運行正常，故障被排除。

(3)FANUC系統黑屏故障診斷與維修。數控系統黑屏故障，是指機床通電后，系統屏幕沒有任何顯示。根據多年工作經驗，黑屏故障是比較難以維修的故障，原因多種多樣。包括顯示器故障、硬件故障和外部短路故障等，也有軟件方面的故障。例如，一臺數控銑床FANUC－0i數控系統在開機后，數控裝置顯示器沒有顯示，出現黑屏故障。進行檢查，打開電柜箱，上電后，發現繼電器以上部分有電，判斷繼電器以后部分出現故障，檢查電源模塊上的所有保險絲，都正常沒有損壞，檢查輸入電源也沒有問題，則判斷電源模塊出現故障。用交換法，把下面的開關電源卸下移到其它相同數控銑床對應位置，上電后，仍出現以上故障，把其它相同數控銑床的開關電源卸下，安裝到這臺數控銑床的對應位置，上電后，正常運行。因此需要更換一個新的開關電源，故障被排除，機床正常工作。

(4)三菱系統數控銑床自動加工時，變換坐標軸方向位移過程中，產生明顯的機械抖動故障，故障發生時系統不報警。通過分析得到，因故障發生時系統不報警，觀察CRT顯示出來X坐標軸位移脈沖數字量與其它Y軸和Z軸比較來看較均勻，可排除系統軟件參數與硬件控制電路的故障。然后，采用交換法來判斷故障部位，通過交換伺服控制單元，故障沒有轉移，判斷故障部位應在X軸伺服電機與絲杠傳動鏈一側。通過檢查表明，電動機運轉時無振動現象，判斷故障部位在機械傳動一側，用手動扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查，感覺到抖動故障的存在，并且絲杠全行程范圍都有這種現象。拆下滾珠絲杠檢查，發現滾珠絲杠軸承已損壞，換上同型號的新軸承后，故障排除，機床正常工作。如果不是機械傳動故障，可調整波特率變高，進給速度變慢，在加工產品精度允許情況下，減少編程軟件運算精度。

(5)FANUC－21i系統加工中心換刀裝置故障診斷與維修。FANUC－21i系統加工中心，在MDI位置輸入換刀指令時，循環啟動，將刀具送到刀庫，停止工作，系統出現報警，此時，按一下復位鍵，系統將繼續換刀工作，完成換刀。根據報警內容，機床是因為無法執行下一步驟“從主軸和刀庫中拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報警。經檢查刀庫發現，產生這一故障，是因為刀庫螺釘松動，“伸出量”調整過小，刀具無法取出。經過調整螺釘的伸出量，保證在主軸松刀行程到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量為0.5mm左右，調整后，故障被排除，正常換刀。

2 操作、編程故障診斷與維修

大連機床廠FANUC－0i系統，XD－40A數控銑床，在使用旋轉功能時，模擬程序出現G54非法G代碼報警，斷電后重新啟動機床消除，當再次模擬時還出現此報警。經過分析得到，由旋轉功能已把坐標系G54旋轉某一角度，而此時對刀坐標值是G54的坐標值，故在G54指令程序段上一行輸入一個G69指令消除，不要把G69與G54輸入在同一行，在G54的上一程序段輸入即可。此時不用斷電，繼續工作，故障被排除。

3 系統自動編程與加工故障診斷與維修

FANUC－0i系統XD－40A立式數控銑床，使用CAD/CAM軟件生成加工程序后，在通過接口，利用數據線傳輸程序過程中，突然出現086號報警，程序不能傳輸，機床不能運動。經過檢查，086號報警，是因為數據線沒連接上或丟包。先按復位鍵，然后檢查數據線是否與機床連接，之后重新傳輸程序，程序正常運行，故障被排除。

另外，還會出現一種自動程序運行中斷，沒有完成加工過程，但是系統不報警的狀況。經過檢查發現，程序最后一行沒有百分號，光標停在M30上一行或兩行，系統不運行。因為系統沒有報警，不用按復位鍵，手動在最后一行輸入百分號，再運行程序即可。

4 基于PMC的數控機床故障診斷與維修

對于數控機床的很多機床側故障，PMC都能檢測出來并產生報警信息，所以數控機床出現故障時首先應檢查系統有什么樣的報警信息，有一些故障可根據報警信息判斷出原因，從而排除故障。例如，一臺FANUC series－21i－MB立式數控加工中心，開機后出現1002號、2000號、609號以及5136號報警。

首先，利用系統報警信息顯示功能查看1002號報警信息，即“LOW air pressuredown”(氣壓壓力低)，指示氣壓系統壓力低，經過檢查，氣泵沒有開啟。PMC用來判斷開關檢測系統壓力是否滿足機床要求，氣壓低時，應將壓力開關斷開，PMC用戶程序檢測到這個信號后就會產生氣壓壓力低的報警。這時，開啟氣泵，過一定時間后，按復位鍵，可將故障排除。

在機床正常工作時，出現2000號報警信息，即“Lubrication oil no enough”(潤滑油不足)，檢查潤滑油箱，發現油位過低。潤滑油不足是可以通過液位開關檢測的，當油位低時這個開關會斷開，PMC用戶程序檢測到這一狀態后就會發出2000號報警信息。當添加潤滑油后，按復位鍵，報警被消除。另外，609號報警信息為“XAXIS:INU.RADIATOR Fan Failure”(風扇故障)，這時需要檢查風扇，對風扇進行維修或更換，按復位鍵，報警被消除。5136號報警信息為“FSSB:Number of Amps is Small”(兩軸沒有識別)。經過檢查與分析，故障是由于光纖線虛接造成的。重新接好光纖線，按復位鍵，報警被消除。

5 結語

通過對上面幾個數控機床故障診斷與維修的常見典型故障實例進行分析，筆者總結出數控機床常見故障的可能原因。當數控機床出現故障時，要善于利用系統自身的報警信息和診斷畫面，分析故障產生的原因，以便及時排除故障。數控機床維修人員，應做到善于觀察，善于總結，總結維修經驗，并掌握預防和減少故障產生的方法，在實踐工作中逐步提高對數控機床故障的判斷能力及排除故障的處理能力，以達到及時有效地維護數控機床的目的，提高數控機床的利用率。

[1]龔仲華.數控機床故障診斷與維修500例[M].北京:機械工業出版社，2006.

[2]沈兵，厲承兆，傅廣忠.數控機床數控系統維修技術與實例[M].北京:機械工業出版社，2001.

[3]牛志斌.牛工教你學數控機床維修[M].北京:化學工業出版社，2012.