自動化機床的故障排除技術

王現強

（中國石油集團濟柴動力總廠，山東 濟南 250000）

1 故障的調查與分析

（1）詢問調查在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。

（2）現場檢查到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。

（3）故障分析根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。

（4）確定原因對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。

（5）排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等。

2 診斷方法

（1）直觀檢查法。這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查：①詢問 向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。②目視。總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

（2）儀器檢查法。使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

（3）信號與報警指示分析法。①硬件報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。②軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

（4）接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。

（5）參數調整法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。

（6）備件置換法當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。

鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。

（7）交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。

（8）特殊處理法當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。

3 電氣維修與故障的排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

（1）電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。

（2）數控系統位置環故障：①位置環報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動?？赡苁瞧七^大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。

（3）機床坐標找不到零點?？赡苁橇惴较蛟谶h離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。

（4）機床動態特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統來說則可能是速度環、位置環和相關參數已不在最佳匹配狀態，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。

（5）偶發性停機故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環境條件引起的，如強力干擾(電網或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。這種環境因素往往被人們所忽視，例如南方地區將機床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時間開門運行，附近有大量產生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統與機床，務必注意改善。