數控設備故障維修及使用管理經驗

鄭建軍，姚衛東

（河北宣化工程機械股份有限公司，河北 宣化 075105）

河北宣化工程機械股份有限公司現有各種數控設備近百臺，在使用過程中，難免會出現各種各樣的故障。

1．典型故障分析及排除

故障1：大件分廠BX100P臥式加工中心B軸轉動不停。

故障分析：該臥式加工中心是公司1988年從日本引進的，其數控系統是FANUC11M，共有X、Y、Z、W、B五個伺服軸，其中B軸為工作臺的旋轉軸，從故障現象分析B軸的位置反饋元件有問題（其位置反饋元件是感應同步器），當測量該感應同步器定尺上的兩組線圈（正弦繞組、余弦繞組）時，發現正弦繞組與機床外殼的阻值為零，由于該感應同步器和旋轉工作臺裝配在一起，且該工作臺的機械結構又比較特殊，于是與某機電設備有限公司聯系，由其負責工作臺機械部分的拆裝，當打開保護感應同步器的鐵質圓盤時，有大量的機油流出，用棉紗擦拭后，發現定尺繞組是由一層鋁箔緊密包裹著的，為尋找短路點只能把這層鋁箔破壞，小心地揭開，只見定尺繞組由許多直徑細小的線圈組成，而線圈外部又浸了一層絕緣膜起保護作用，重新測量正弦繞組與機床外殼的阻值為無窮大。這樣短路點就找到了，原因是定尺繞組長期浸泡在機油中造成絕緣膜破壞，與鋁箔直接短接，而鋁箔又與起保護作用的鐵質圓盤相連，從而造成短路。由于鋁箔損壞已無法恢復，故重新更換油封，安裝工作臺后試車，一切正常。

故障2：下料分廠ATC-3700板材加工中心開機回參考點后，執行加工程序，當執行到第3步時，G01Y420.1F2500時突然停車，顯示器的報警信息為“急停”、“OPERATOR PROTECTION DEVICE FAULTEDON”（操作者保護裝置打開）。

故障分析：首先進行系統復位，判斷該故障是硬件故障還是軟件故障，復位后報警信息消除了，重新運行程序時，故障又在程序的第3步出現，因此，可認定該故障是硬件故障。解決問題還得從報警信息入手：（1）操作者保護裝置打開，是指8個方向的紅外線傳感器，即SQ42778#X 10.4前左上、SQ43780#X6.4前右上、SQ44782#X4.2前左下、SQ45784#X4.6前右下、SQ46785#X19.2后左上、SQ47788#X19.3后右上、SQ48790#X19.5后左下、SQ49792#X19.7后右下，以及前面的防護罩保護開關SQ32744#X0.7。機床斷電后測量這8個傳感器及保護開關，未發現短路、斷路故障，機床重新上電運行程序，在PLC梯圖畫面觀察這8個傳感器及防護罩保護開關的狀態，當出現報警時梯圖中這8個傳感器的常閉點（ ）瞬間閉合造成保護裝置動作，之后這8個傳感器瞬間又恢復到原始狀態。而防護罩保護開關的動作正常；（2）在沒有出現故障前，測試778#——792#信號與零線104#的電壓值均為23.7V（DC），而在出現故障時分別測試這8顆信號線與零線104#的電壓值也為23.7V（DC）；（3）在診斷及梯圖的畫面下逐個測試這8個紅外線傳感器的動作狀態，當檢測到SQ42X10.4時，正常狀態時在梯圖畫面上其常閉點（ ）是斷開的，但實際動作時卻有時瞬時閉合，造成報警故障。因此可判斷該傳感器性能不良，由于當時沒有該傳感器的備件，只能拆下該傳感器，把其信號線778#與另一傳感器信號線784#連接，之后試車一切正常，故障再未發生。

故障3：下料分廠板材加工中心ATC-3700等離子電源不能啟動，故障指示燈FAULT3點亮。

故障分析：該加工中心的數控系統是FANUC-00P，等離子電源的型號為IC-300，在解決故障前先簡要介紹等離子的工作過程：在混合氣體上施加電壓，只有極少的電流通過氣體，但是當在氣體中每1cm間施加3kV以上的高電壓時，由于電絕緣體被破壞，從而引起火花放電，并且由焦耳發熱（電阻發熱）維持高溫等離子而持續放電，稱為弧光放電，產生強烈光和熱的部分就是等離子弧。在等離子切割中，等離子割炬內部的電極與母體材料（水電纜） 間產生弧光放電，將送入割炬的工作氣體等離子化，進而通過包圍電極配置的噴嘴，將等離子弧收縮變細，形成高溫、高速氣流吹到鋼板上進行熱熔切割，此時在噴嘴出口附近，等離子流的溫度超過20 000℃，速度達到3km/s。處理方法：①查閱電器說明書及電氣原理圖可知，FAULT3故障燈點亮表明是接地或沖擊電流過大故障。按照原理圖所指檢查FU39熔斷器，發現其熔絲已燒斷，更換后等離子電源能夠啟動，但是當切割工件時割嘴卻沒有引弧噴出，觀察高頻打火器發現其能夠打火、放電，則排除了電極與高頻打火器有故障的可能性。②檢查水箱中的蒸餾水容量、pH值及水電纜，未發現問題。③拆下割嘴護罩，檢查割嘴時發現其有一細小的裂紋，于是拆開割炬深入檢查，只見兩個密封圈中有一個邊緣已經磨損，向外漏水，通過割嘴流到工件上從而造成接地故障，重新更換割嘴及密封圈后試車，故障排除，一切正常。

故障4：大件分廠臥式加工中心BX110P-Ⅱ，在執行加工程序時顯示器出現報警信息“ALM923”，而且顯示器的畫面也不能正常切換，關斷電源后再給機床上電，又能執行程序。

故障分析：該加工中心的數控系統是FANUC11M，出現的報警信息“ALM923”表明數控系統的RAM出現奇偶錯誤，這一報警多發生于系統電池失效或不正確的更換電池后，但偶爾也有電池接觸不良、外部干擾、電池單元連線脫落等偶然因素影響RAM數據，逐一檢查后未發現故障原因，于是懷疑是軟件出錯，同時按住系統操作面板的DELETE與RESET鍵接通電源，對系統的參數、用戶程序的存儲器進行清除后，重新輸入參數與程序，機床正常工作。但第二天同樣的故障又出現，因此認為不是軟件方面故障，而是ROM/RAM板有問題，更換ROM/RAM存儲板后試車，一切正常，故障再未出現。

2．數控設備的管理和使用

（1）認真理解掌握數控設備的原理及性能

數控設備在生產中發揮著巨大作用，它的故障停機率高低與使用中維護保養的好壞有著很大的關系。這就要求數控維修人員必須熟悉設備的各類圖紙資料，掌握其工作原理性能，同時還應具備一定的機械、液壓等專業知識，以提高自身的邏輯判斷及綜合分析能力。要深入設備現場（特別是設備安裝時期），了解數控設備的動作過程及各部分的前后關系，以便在維修時建立正確的邏輯思維方式。要定期對數控設備的機械、液壓、氣動、潤滑部分、數控裝置及電氣、主軸電機、伺服電機和反饋檢測元件進行檢查和必要的調整。數控設備出現故障時，要立足于現有資料和系統提供的自診斷手段，耐心分析，準確及時排除故障。

（2）正確使用好數控設備

數控設備的操作人員在使用設備時，首先要了解設備的基本原理，還要認真掌握數控設備的各種加工性能，要按照數控設備的操作規程、各項技術要求及加工工藝進行工作。嚴禁精車粗用，對不具備加工條件的殘次品應退返上道工序，以保證數控設備的加工精度。

（3）充分提高數控設備的利用率

要提高數控設備的利用率，除要求操作人員熟練掌握數控設備的性能、合理使用數控設備外，數控設備還應具有良好的電壓品質及各控制系統相互間的屏蔽，特別是交流變頻系統對其他系統的高次諧波干擾。為保證數控設備可靠運行，設備還應有良好的接地，要使用合適的潤滑油并定期進行油質檢查（特別是冬、夏兩季要注意油質的黏稠度變化），以保證液壓系統正常工作，要保證數控設備周圍環境的干燥和清潔，并保證電控柜有良好的通風。此外，不少數控設備采用鋰電池保護機床參數及PLC程序，而鋰電池是有壽命的，要經常檢查鋰電池的電壓，以防電壓下降造成參數、PLC程序的丟失；對長期停用的數控設備，應定期給數控設備通電或開機進行功能試驗，這樣可大大延長數控設備的使用壽命。

3．結論

數控設備的維修要求維修人員不但要掌握系統各部分的工作原理和設備的機械結構，還要了解設備的操作方法、動作順序并對故障現象做充分的調查，最后分析可能造成故障的各種因素，并進行實際檢查和維修。維修時要注意設備動作的上、下過程，掌握其特點，檢查數控系統是否將信號輸出到設備上，設備的開關信號是否已輸入到數控系統等。要充分利用系統的軟件報警功能和狀態顯示的自診斷功能來解決一些技術故障。日常管理及使用要嚴格按照操作規程及技術保養要求執行。