數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

　　摘要：數(shù)控機(jī)床是實(shí)施現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的主要機(jī)械裝備，在使用過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)故障。文章闡述了數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般方法，同時(shí)給出幾個(gè)實(shí)例加以說(shuō)明。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；故障診斷；維修
　　
　　數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效的自動(dòng)化機(jī)床，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、控制工程、精密測(cè)量和精密機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是信息技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是高新技術(shù)綜合的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于其經(jīng)濟(jì)性能好，生產(chǎn)效益高，是實(shí)施現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的主要機(jī)械裝備，在生產(chǎn)上處于越來(lái)越重要的地位。數(shù)控機(jī)床擁有量的多少與技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。當(dāng)前，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床擁有量遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國(guó)家，為了提高機(jī)床的使用率，提高系統(tǒng)的可靠性，數(shù)控機(jī)床的故障診斷和維修技術(shù)顯得越來(lái)越重要，其維護(hù)保養(yǎng)和維修水平直接影響到機(jī)床的使用率。下面結(jié)合多年的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)維修實(shí)例談?wù)剶?shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法。
　　
　　一、數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般方法
　　
　　對(duì)于數(shù)控機(jī)床的故障診斷，一般首先檢查操作方法是否錯(cuò)誤。在數(shù)控加工過(guò)程中，操作是比較繁瑣的，對(duì)于不很熟練的操作者來(lái)說(shuō)尤其重要。有以下幾點(diǎn)必須注意：1、通電后各坐標(biāo)是否回零。2、機(jī)床各不見(jiàn)急停按鈕是否被按下。3、機(jī)床各坐標(biāo)是否在極限位置，如果機(jī)床在原點(diǎn)附近回零時(shí)，必須注意先向相反方向移動(dòng)，到過(guò)減速區(qū)后再回零。其次是注意觀察故障出現(xiàn)是有規(guī)律的還是偶然的。對(duì)于有規(guī)律的故障，則是因?yàn)闄C(jī)床存在某確定的問(wèn)題。而對(duì)于偶然性的問(wèn)題，則可能是由于連線接觸不良、干擾、電源不穩(wěn)定等臨時(shí)故障引起的。然后是檢查出現(xiàn)故障是否是由周圍的環(huán)境及工作條件等原因引起。發(fā)生故障，需要區(qū)別是機(jī)械、液壓、還是電氣故障，對(duì)電氣故障要區(qū)別是NC內(nèi)部故障還是PC故障。最后觀察故障出現(xiàn)時(shí)是否有自診斷顯示。當(dāng)前的數(shù)控系統(tǒng)一般都有自診斷功能，針對(duì)不同的情況采取不同的措施。具體來(lái)講，處理數(shù)控機(jī)床故障方法主要有以下幾種。
　　（一）直觀法
　　維修人員通過(guò)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀察，認(rèn)真察看系統(tǒng)的各個(gè)部分，將故障范圍縮小到一個(gè)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(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)。
　　（三）自診斷功能法
　　數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，已經(jīng)成為衡量數(shù)控系統(tǒng)性能特性的重要指標(biāo)，數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報(bào)警信息或用發(fā)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(cè)試法
　　功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)編程的方法，編制成一個(gè)功能測(cè)試程序，送入數(shù)控系統(tǒng)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)測(cè)試程序，借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因。
　　（五）原理分析法
　　根據(jù)CNC組成原理，從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)，從系統(tǒng)各部件的工作原理著手進(jìn)行分析和判斷，確定故障部位的維修方法。這種方法的運(yùn)用，要求維修人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才可能對(duì)故障部位進(jìn)行定位。
　　（六）參數(shù)檢查法
　　數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)核對(duì)系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)的變化會(huì)直接影響到機(jī)床的性能，甚至使機(jī)床不能正常工作，出現(xiàn)故障，參數(shù)通常存放在磁泡存儲(chǔ)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(huì)使系統(tǒng)參數(shù)丟失或發(fā)生變化而引起混亂現(xiàn)象，通過(guò)核對(duì)，修正參數(shù)，就能排除故障。
　　
　　二、數(shù)控機(jī)床故障實(shí)例
　　
　　針對(duì)以上各種故障處理方法，結(jié)合工程實(shí)際，相應(yīng)給出以下實(shí)例加以說(shuō)明：
　　例1：數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，突然出現(xiàn)停機(jī)。打開(kāi)數(shù)控柜檢查發(fā)現(xiàn)Ｙ軸電機(jī)主電路保險(xiǎn)管燒壞，經(jīng)仔細(xì)觀察，檢查與Ｙ軸有關(guān)的部件，最后發(fā)現(xiàn)Ｙ軸電機(jī)動(dòng)力線外皮被硬物劃傷，損傷處碰到機(jī)床外殼上，造成短路燒斷保險(xiǎn)，更換Ｙ軸電機(jī)動(dòng)力線后，故障消除，機(jī)床恢復(fù)正常。
　　例2：ＴＨ6350加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)抬起后旋轉(zhuǎn)不止，且無(wú)減速，無(wú)任何報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)。對(duì)這種故障，可能是由于旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)的簡(jiǎn)易位控器故障造成的，為進(jìn)一步證實(shí)故障部位，考慮到該加工中心的刀庫(kù)的簡(jiǎn)易位控器與轉(zhuǎn)臺(tái)的基本一樣。于是采用交換法進(jìn)行檢查，交換刀庫(kù)與轉(zhuǎn)臺(tái)的位控器后，并按轉(zhuǎn)臺(tái)位控器的設(shè)定對(duì)刀庫(kù)位控器進(jìn)行了重新設(shè)定，交換后，刀庫(kù)則出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不止，而轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行正常，證實(shí)了故障確實(shí)出在轉(zhuǎn)臺(tái)的位控器上。
　　例3：AX15Z數(shù)控車床，配置FANUC1 0TE—F系統(tǒng)，故障顯示：
　　FS10TE　　1399Ｂ
　　ROM　　　 TEST：END
　　RAM　　　 TEST：
　　CRT的顯示表明ROM測(cè)試通過(guò)，RAM測(cè)試未能通過(guò)。RAM測(cè)試未能通過(guò)，不一定是RAM故障，可能是RAM中參數(shù)丟失或電池接觸不良一起的參數(shù)丟失，經(jīng)檢查故障原因是由于更換電池后電池接觸不良，所以，一開(kāi)機(jī)就出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。
　　例4：采用FANUC 6Ｍ系統(tǒng)的一臺(tái)數(shù)控銑床，在對(duì)工件進(jìn)行曲線加工時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，用自編的功能測(cè)試程序，機(jī)床能順利運(yùn)行完成各種預(yù)定動(dòng)作，說(shuō)明機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)工作正常，于是對(duì)所用曲線加工程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在編程時(shí)采用了Ｇ61指令，即每加工一段就要進(jìn)行1次到未停止檢查，從而使機(jī)床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將Ｇ61指令改用Ｇ64（連續(xù)切削方式）指令代替之后，爬行現(xiàn)象就消除了
　　例5：PNE71 0數(shù)控車床出現(xiàn)Ｙ軸進(jìn)給失控，無(wú)論是點(diǎn)動(dòng)或是程序進(jìn)給，導(dǎo)軌一旦移動(dòng)起來(lái)就不能停下來(lái)，直到按下緊急停止為止。
　　根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)位置控制的基本原理，可以確定故障出在Ｘ軸的位置環(huán)上，并很可能是位置反饋信號(hào)丟失，這樣，一旦數(shù)控裝置給出進(jìn)給量的指令位置，反饋的實(shí)際位置始終為零，位置誤差始終不能消除，導(dǎo)致機(jī)床進(jìn)給的失控，拆下位置測(cè)量裝置脈沖編碼器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)編碼器里燈絲已斷，導(dǎo)致無(wú)反饋輸入信號(hào)，更換Ｙ軸編碼器后，故障排除。
　　例6：Ｇ18ＣＰ4數(shù)控磨床，數(shù)控系統(tǒng)是FANUC1 1Ｍ系統(tǒng)，故障現(xiàn)象使機(jī)床不能工作，CRT顯示器無(wú)任何報(bào)警信息。
　　檢查機(jī)床各部分，發(fā)現(xiàn)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(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)混亂而造成的，因此，對(duì)磁泡存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行了全部清除，重新按手冊(cè)送入數(shù)控系統(tǒng)各種參數(shù)后，數(shù)控機(jī)床即恢復(fù)正常。
　　除了上面介紹的幾種檢查方法外，數(shù)控機(jī)床的故障診斷方法還有測(cè)量比較法、敲擊法、局部升溫法，電壓拉編法及開(kāi)環(huán)檢測(cè)法等，這些方法各有特點(diǎn)，維修時(shí)應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象，常常同時(shí)采用幾種方法，靈活運(yùn)用，對(duì)故障進(jìn)行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達(dá)到排除故障的目的。
　　在實(shí)際工作中，由于數(shù)控機(jī)床所涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)拸V，出現(xiàn)的故障往往比較復(fù)雜，涉及到機(jī)床的各個(gè)方面，必須要在熟悉機(jī)床結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上針對(duì)特定的數(shù)控系統(tǒng)，綜合運(yùn)用多種診斷方法，尋求快捷、簡(jiǎn)單、有效的故障處理途徑。例如濰坊柴油機(jī)廠，海科特80×800加工中心，調(diào)試完成后，用戶反映工作臺(tái)不交換。結(jié)果檢查電信號(hào)，信號(hào)輸入“OK”；程序輸入“OK”，自診斷顯示無(wú)報(bào)警；液壓轉(zhuǎn)位工作臺(tái)控制電磁閥有“+24V”，電氣正常。最后電磁閥拆下檢查，發(fā)現(xiàn)油污膠質(zhì)堵死閥心，致使液壓系統(tǒng)不能正常工作，導(dǎo)致工作臺(tái)不能交換。
　　例7：加工中心數(shù)控系統(tǒng)是FANUC1 1Ｍ系統(tǒng)，對(duì)刀時(shí)手動(dòng)機(jī)械手伸出不動(dòng)作。
　　
　　針對(duì)該故障列出參考流程圖如圖1。
　　檢查過(guò)程中先檢查是否在手動(dòng)狀態(tài)下，TOG是否為“1”，若不在手動(dòng)狀態(tài)下，則不能完成手動(dòng)機(jī)械手伸出的動(dòng)作。若是處于手動(dòng)狀態(tài)下，再檢查x地址手動(dòng)伸出是否為“1”。為“1”代表信號(hào)已經(jīng)送到PC，按鈕到PC之間的線路沒(méi)有問(wèn)題。“0”代表信號(hào)沒(méi)有進(jìn)入PC，有可能是線斷了，則尋找機(jī)床外的問(wèn)題。當(dāng)x地址輸入為“1”后，再查相應(yīng)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(jù)檢測(cè)得到的不同情況，對(duì)故障加以排除。
　　實(shí)踐證明，上述故障診斷和維修方法均是行之有效的實(shí)用方法。由于數(shù)控機(jī)床品種多，結(jié)構(gòu)形式各異，與其配備的數(shù)控系統(tǒng)和功能也是多樣的，所涉及的技術(shù)領(lǐng)域也不盡相同，因此在具體的故障診斷和維修過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題具體分析，靈活運(yùn)用多種診斷方法，對(duì)故障進(jìn)行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達(dá)到排除故障的目的。隨著科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工設(shè)備的工作性能將越來(lái)越好，生產(chǎn)效率越來(lái)越高，同時(shí)數(shù)控機(jī)床和設(shè)備的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，各部分的關(guān)聯(lián)也越來(lái)越密切，因此故障診斷技術(shù)就顯得格外重要。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　1、夏慶觀.數(shù)控機(jī)床故障診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)