數控機床的診斷維修方法

摘要：當今，數控加工技術處于快速高效的發展和使用時期，隨著數控機床的普及應用，數控機床的維修變得尤為重要，且數控機床的維修人才變得極為短缺。筆者就維修方面談一談個人的觀點，以便交流。

關鍵詞：數控機床 故障 維修

隨著發達國家先進技術和裝備的不斷引進，設備維護人員的維修難度越來越大，這是不可否認的事實。但是，如何盡快適應和掌握它，是必須認真探討并急需解決的課題。下面筆者就自己多年的維修經驗，談一談個人體會。

一、對故障現象的充分調查

當故障發生時，首先要充分了解機床故障是在什么情況下出現的？出現時有什么現象？出現后操作者應采取什么樣的措施？如果故障現場還存在，就要對CNC中的內容進行仔細檢查，了解正在執行的程序段內容以及自診斷顯示的報警內容，并觀察各電路板上的報警燈情況。然后，按系統的復位鍵，觀察故障是否消失。該類報警多屬軟件故障。

二、遵循由外到里、由淺入深的檢修原則

通過多年對加工中心的維修經歷來看，大多數故障根源都是來自于外部元器件，受外界因素影響較大。例如，機床碰撞磨損、冷卻液腐蝕、積塵過多、潤滑不良等，使這些年久失修的元器件處于不完好、不可靠狀態，成為設備故障的最大隱患；軸經常出現的超程報警、零點復歸誤差、位置信號不反饋等，都是由于一些磁性或機械式開關失靈造成的。

另外，還有的故障出現在電磁閥、電動機和經常伸縮的電纜上。例如，HC-800的一次B軸旋轉不到位或有的根本不旋轉故障，報警提示為：feed axis fault（APC com2mand）?？雌饋砼c命令有關，但根據故障現象果斷檢查B軸個行程限位，果然有一撞塊與開關接觸不好，經調整后正常。這就避免了無目標地消耗精力去檢查整個CNC系統。這實際上是一種經驗上的診斷。如果有原理接線圖，就應該正規地按圖樣去相應對照，順序查找并針對性地去測試電位和波形。但是因為沒有這個條件，所以在維修中就要遵循從外部到內部、從人為到系統、由淺入深的原則去進行，盡量縮短設備的停修時間。

三、確定故障原因的方法

數控機床的數控系統品種繁多，但無論是何種數控系統，發生故障時都可用以下幾種方法對故障進行綜合判斷：

1.直觀法

利用人的感官注意發生故障時的現象，并判斷故障發生的可能部位。例如，有故障時，何處是否有異響、火花發生？何處有焦糊現象？何處有發熱異常現象？然后，進一步觀察可能發生故障的每塊電路板的表面狀況，電路板上是否有燒焦、熏黑處或電子元器件是否有爆裂處，以進一步縮小檢查范圍。這是一種最基本、簡單的方法，但要求機床維修人員具備一定的維修經驗。

2.利用數控系統的硬件報警功能

報警指示燈可判斷故障所在。在數控系統硬件電路板上有很多的報警指示燈，借此可大致判斷出故障所在的位置。

3.利用數控系統的軟件報警功能

CNC系統都具有自診斷功能。在系統工作期間，能用自診斷程序對系統進行快速診斷，一旦檢測到故障，立即將故障以報警方式顯示在顯示屏上。維修時可根據報警內容提示，檢查機床的故障所在。

4.利用狀態顯示的診斷功能

數控系統不但能將故障診斷信息顯示出來，而且能以診斷地址和診斷數據的形式提供機床診斷的各種狀態。例如，提供了系統與機床之間接口的輸入/輸出信號狀態，或PC與CNC裝置之間、PC與機床之間接口的輸入/輸出地信號狀態，即可利用顯示屏畫面的狀態顯示。這可以幫助檢查數控系統是否將信號輸入到機床，或機床的開關信息是否已輸入到數控系統。總之，可將故障區分出是在機床一側還是在數控系統一側，從而縮小數控機床故障的檢查范圍。

5.及時核對數控系統參數

系統參數變化會直接影響到機床的性能，甚至使機床發生故障，整臺機床不能工作，而外界的干擾有可能引起存儲器內個別參數的變化，所以當機床發生一些莫名其妙的故障時，可對數控系統的參數進行核對。

6.備件更換法

對機床故障進行分析發現，電路板有故障時，可用備件板進行更換，迅速確定故障電路板。但是，用這一方法時需注意到下述兩點：第一，要注意電路板上的可調開關的位置，換板時應注意使被交換的兩塊電路板的設定狀態要完全一致，否則將使系統處于不穩定的狀態，甚至出現報警；第二，更換某些電路板之后，需對機床的參數和程序進行重新設定或輸入。

7.利用電路板上的檢測端子

在電路板上有供測量電路電壓和波形的檢測端子，以便在調試和維修時確定該部分電路工作是否正常。但是，在檢測該部分電路時，應熟悉電路原理與電路的邏輯關系。在電路邏輯關系不熟的情況下，可用兩塊一樣的電路板對比進行檢測，從而發現電路板的故障所在。

四、疑難故障的檢測分析和快捷處理

數控機床的一些元器件年久老化，使其參數隨溫度或電流的變化而極不穩定，造成故障后自動恢復時好時壞的現象。元件壞了，容易檢測；而不正常的通斷情況，則很難判斷是元件壞了，還是因為線路接觸不良，無法進行正常的信號檢測。

例如，B軸工作臺換位；刀庫進刀口自動打開；B軸臺板夾緊；松開失靈等故障。其執行元件均是固態繼電器接收指令信號并接通后帶動電磁閥動作。檢測時可能未見異常，啟動后有可能一切正常，待連續動作幾次后又停機報警。根據故障現象及反復周期判定，應該是執行元件性能下降造成。因圖樣不詳、標示不清，只能將關聯的一組執行元件在正常和異常的情況下分別進行檢測；經反復測試后，最后從30多只繼電器元件中分別查出并更換性能下降的元件。例如，HC-800 B軸原點復歸失控，指令發出后旋轉不停，沒有報警信息。經現場了解分析，首先認定應該是B軸零點檢測系統故障。該系統是由一只磁性接近開關發出到位信號后控制執行元件減速停車。對這一信號進行線路測試，無信號發出；設定一個到位信號，準確復歸停車，確認檢測開關到設定信號點這一段有故障。但是，如果想直接檢測接近開關，則必須將B軸和與其關聯的調軸解體，因為開關裝在B軸工作臺體內。這樣的大結構拆修以前從未做過，大概需半個月時間，且需要精心地對十多根控制電纜及幾十根油管進行拆除和恢復，很難保證拆裝后各部分的精度。然而，要想解決問題，還必須露出開關，進行檢測和維修。能否用一個簡便的方法，既節省拆裝工作量又拿出這一檢測開關呢？經反復論證，采用了只拆B軸端蓋和調軸磁尺支架拿出開關的方法。雖然電氣維修人員拆裝、檢測難度很大，但保證了臺面不會大解體，把后患影響減小到了最低限度。經實際測試，開關、處理斷路點原位安裝后恢復了B軸復歸功能。

總之，在處理故障過程中，如何盡快打開思路，進入狀態，縮小檢測范圍，直觸故障根源，是維修技術人員水平高低的關鍵所在。看似簡單的道理卻飽含著方方面面，也是維修人員多年辛勤勞動的結晶。維修技術人員就是在這種高頻率故障的壓力下，克服了重重困難，盡力在短時間內解決問題，減少設備停歇時間，為數控維修做出了應有的貢獻。

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（作者單位：河北省邯鄲工程高級技工學校）