【正文】 由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障越來越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。數(shù)控設(shè)備的外部故障可以分為軟故障和外部硬件損壞引起的硬故障。 軟故障是指由于操作、調(diào)整處理不當(dāng)引起的，這類故障多發(fā)生在設(shè)備使用前期或設(shè)備使用人員調(diào)整時期。對于數(shù)控系統(tǒng)來說，另一個易出故障的地方為伺服單元。由于各軸的運動是靠伺服單元控制伺服電機帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)的。用旋轉(zhuǎn)編碼器作速度反饋，用光柵尺作位置反饋。一般易出故 障的地方為旋轉(zhuǎn)編碼器與伺服單元的驅(qū)動模塊。例如，一數(shù)控車床剛投入使用的時候，在系統(tǒng)斷電后重新啟動時，必須要返回到參考點。即當(dāng)用手動方式將各軸移到非干涉區(qū)外后，再使各軸返回參考點。否則，可能發(fā)生撞車事故。所以，每天加工完后，最好把機床的軸移到安全位置。外部硬件操作引起的故障是數(shù)控修理中的常見故障。這類故障有些可以通過報警信息查找故障原因。對一般的數(shù)控系統(tǒng)來講都有故障診斷功能或信息報警。維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。而有些故障雖有報警信息顯示，但并不能反映故障的真實原因。如一臺采用 840C 系統(tǒng)的數(shù)控車 床，第一天工作時完全正常，而第二天上班時卻無論如何也開不了機，工作方式一轉(zhuǎn)到自動方式下就報警 “EMPTYING SELECTED MOOE SELECTOR” 。加工完工件后，主軸不停，機械手就去抓取工件，后來仔細檢查各部位都無毛病，而是自動工作條件下的一個模式開關(guān)位置錯了。所以，當(dāng)有些故障原因不明的報警出現(xiàn)的話，一定要檢查各工作方式下的開關(guān)位置。還有些故障不產(chǎn)生故障報警信息，只是動作不能完成，這時就要根據(jù)維修經(jīng)驗、機床的工作原理和 PLC 運行狀況來分析判斷了。 對于數(shù)控機床的修理，重要的是發(fā)現(xiàn)問題。對外部故 障診斷應(yīng)遵從以下兩條原則。首先要熟練掌握機床的工作原理和動作順序。其次，要會利用 PLC 梯形圖， NC 系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或機外編程器監(jiān)測 PLC 的運行狀態(tài)，一般只要遵從以上原則，小心謹(jǐn)慎，一般的數(shù)控故障都會及時排除 數(shù)控機床常見的故障診斷 數(shù)控系統(tǒng)故障維修通常按照：現(xiàn)場故障的診斷與分析、故障的測量維修排除、系統(tǒng)的試車這三大步進行。 數(shù)控機床故障診斷 (1)先外部后內(nèi)部 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。由于數(shù)控機床是集 機械、液壓、江蘇開放大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 電氣為一體的機床，其故障的發(fā)生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度、降低性能。 (2)先機械后電氣 一般來說，機械故障較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大。在故障 檢修之前，首先注意排除機械性的故障。 (3)先靜態(tài)后動態(tài) 先在機床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過了解、觀察、測試、分析，確認(rèn)通電后不會造成故障擴大、發(fā)生事故后，方可給機床通電。在運行狀態(tài)下，進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對通電后會發(fā)生破壞 性故障的，必須先排除危險后，方可通電。 (4)先簡單后復(fù)雜 當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織，一時無從下手時，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得容易。 數(shù)控機床的故障診斷技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)是高技術(shù)密集型產(chǎn)品，要想迅速而正確的查明原因并確定其故障的部位，要借助于診斷技術(shù)。隨著微處理器的不斷發(fā)展，診斷技術(shù)也由簡單的診斷朝著多功能的高級診斷或智能化方向發(fā)展。診斷能力的強弱也是評價 CNC 數(shù)控系統(tǒng)性能的一項重要指標(biāo)。目前所使用的各種 CNC 系統(tǒng)的診斷技術(shù)大致可分為以下 幾類： (1)起動診斷 起動診斷是指 CNC 系統(tǒng)每次從通電開始，系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序就自動執(zhí)行診斷。診斷的內(nèi)容為系統(tǒng)中最關(guān)鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如 CPU、存儲器、 I/O 等單元模塊，以及 MDI/CRT 單元、紙帶閱讀機、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。只有當(dāng)全部項目都確認(rèn)正確無誤之后，整個系統(tǒng)才能進入正常運行的準(zhǔn)備狀態(tài)。否則，將在 CRT 畫面或發(fā)光二極管用報警方式指示故障信息。此時起動診斷過程不能結(jié)束，系統(tǒng)無法投入運行。 (2)在線診斷 在線診斷是指通過 CNC 系統(tǒng)的內(nèi)裝程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時對 CNC 系統(tǒng)本身及 CNC 裝置相連的各個伺服單元、伺服電機、主軸伺服單元和主軸電動機以及外部設(shè)備等進行自動診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停止。 (3)離線診斷 離線診斷是指數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，數(shù)控系統(tǒng)制造廠家或?qū)I(yè)維修中心利用專用的診斷軟件和測試裝置進行停機（或脫機）檢查。力求把故障定位到盡可能小的范圍內(nèi)，如縮小到某個功能模塊、某部分電路，甚至某個芯片或元件，這種故障定位更為精確。 (4)現(xiàn)代診斷技術(shù) 隨著電信技術(shù)的發(fā)展， IC 和微機性價比的提高，如通信診斷也稱遠程診斷，即利用電話通訊線把帶故 障的 CNC 系統(tǒng)和專業(yè)維修中心的專用通訊診斷計算機通過連接進行測試診斷 。 數(shù)控機床的故障排除方法 診斷方法： 簡易診斷技術(shù)：問、看、聽、摸、嗅 江蘇開放大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 精密診斷技術(shù)：溫度監(jiān)測、振動監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、油液分析、裂紋監(jiān)測 直觀法 這是一種最基本的方法。維修人員通過對故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察以及認(rèn)真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實際經(jīng)驗，要有多學(xué)科的較寬的知識和綜合判斷的能力。 自診斷功能法 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然尚未達到智能 化很高的程度，但已經(jīng)具備了較強的自診斷功能。能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在 CRT 上報警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機之間接口信號的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個方法是當(dāng)前維修時最有效的一種方法。 功能程序測試法 所謂功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動編程方法，編制成一個功能程序測試紙帶 ，通過紙帶閱讀機送入數(shù)控系統(tǒng)中，然后啟動數(shù)控系統(tǒng)使之進行運行，藉以檢查機床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對于長期閑置的數(shù)控機床第一次開機時的檢查以及機床加工造成廢品但又無報警的情況下，一時難以確定是編程錯誤或是操作錯誤，還是機床故障時的判斷是一較好的方法。 交換法 這是一種簡單易行的方法，也是現(xiàn)場判斷時最常用的方法之一。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印 刷線路板或芯片一級。它實際上也是在驗證分析的正確性。 在備板交換之前，應(yīng)仔細檢查備板是否完好，并應(yīng)檢查備板的狀態(tài)應(yīng)與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開關(guān)，短路棒的設(shè)定位置以及電位器的位置。在置換 CNC裝置的存儲器板時，往往還需要對系統(tǒng)作存儲器的初始化操作（如日本 FANUC 公司的 FS— 6 系統(tǒng)用的磁泡存儲器就需要進行這項工作），重新設(shè)定各種數(shù)控數(shù)據(jù)，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換 FANUC 公司的 7 系統(tǒng)的存儲器板之后，需重新輸入?yún)?shù)，并對存儲器區(qū)進行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產(chǎn)生 60 號報警（存儲器江蘇開放大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 容量不夠）。有的 CNC 系統(tǒng)在更換了主板之后，帶需進行一些特定的操作。如 FNUC 公司在 FS— 10 系統(tǒng)，必須按一定的操作步驟，先輸入 9000～ 9031 號選擇參數(shù)，然后才能輸入0000 號至 8010 號的系統(tǒng)參數(shù)和 PC 參數(shù)?？傊?，一定要嚴(yán)格地按照有關(guān)系統(tǒng)的操作、維修說明書的要求進行操作。 轉(zhuǎn)移法 所謂轉(zhuǎn)移法就是將 CNC 系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個方法實際上就是交換法的一種。因此，有關(guān)注意事 項同交換法所述。 參數(shù)檢查法 眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機床的功能。參數(shù) 通常是存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保持的 CMOS RAM 中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會使個別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機床無法正常工作。此時，通過核對、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)機床長期閑置工作時無緣無故地出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無報警時，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對有關(guān)參數(shù)。 另外，經(jīng)過長期運行的數(shù)控機床，由于其機械傳動部件磨損，電氣無件性能變化等原因，也需對其有關(guān)參數(shù)進行調(diào)整。有些機床的故障 往往就是由于未及時修改某些不適應(yīng)的參數(shù)所致。當(dāng)然這些故障都是屬于故障的范疇。 測量比較法 CNC 系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計印刷線路板時，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計了多個檢測用端子。用戶也可利用這些端子比較測量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異?？梢詸z測這些測量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時還可對正常的印刷線路人為地制造“故障”，如斷開連線或短路，撥去組件等，以判斷真實故障的起因。為此，維修人員應(yīng)在平時積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時的正確 波形和電壓值。因為 CNC 系統(tǒng)生產(chǎn)廠往往不提供有關(guān)這方面的資料。 敲擊法 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無時，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于 CNC 系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點，板間或模塊間又通過插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點處，故障肯定會重復(fù)再現(xiàn)。 江蘇開放大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 局部升溫 CNC 系統(tǒng)經(jīng)過長期運行后元器件均要老化，性能會變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時，出現(xiàn)的故障變得時有時無。這時可用熱吹風(fēng)機或電烙鐵等來局部升 溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法時，一定要注意元器件的溫度參數(shù)等，不要將原來是好的器件烤壞。 原理分析法 根據(jù) CNC 系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進行測量、分析和比較，從而對故障定位。運用這種方法，要求維修人員必須對整個系統(tǒng)或每個電路的原理有清楚的、較深的了解。 除了以上常用的故障檢查測試方法外，還有拔板法，電壓拉偏法，開環(huán)檢測法以及在上章中曾提出的診斷方法等多種。這些檢查方法各 有特點，按照不同的故障現(xiàn)象，可以同時選擇幾種方法靈活應(yīng)用，對故障進行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。 江蘇開放大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第四章 數(shù)控機床各部故障分析及維修 數(shù)控機床主軸伺服系統(tǒng)故障檢查及維修 電子工業(yè)的飛速發(fā)展，使各種集成度高、性能先進的調(diào)速驅(qū)動層出不窮，給數(shù)控機床的更新?lián)Q代提供了有利條件，但對于目前大中型企業(yè)還無法將舊數(shù)控機床全部改造的現(xiàn)實，修理舊的驅(qū)動系統(tǒng)，仍是維修戰(zhàn)線上的一項艱巨任務(wù)。在維修主回路采用錯位選觸無環(huán)流可逆調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控車床中所遇到的 部分故障及處理方法。 機床 PLC 初始故障的診斷 機床 PLC 初始故障的診斷為了保護機床和維修方便， PLC 有顯示和檢測機床故障的能力。一旦發(fā)生故障，維修人員就能根據(jù)機床的故障顯示號去確定故障類別，予以排除。但在實際加工過程中，我們發(fā)現(xiàn)有時 PLC 同時顯示幾個故障，它們是由某一個故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發(fā)故障，其它故障報警就消失了?？墒菑臋C床 PLC 顯示的所有報警故障中，維修人員并不知道哪個故障是初始引發(fā)故障，維修人員只能逐個故障去查，這就增加了維修難度。機床 PLC 初始故障診斷功能，通過 PLC 程序，準(zhǔn)確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其它引發(fā)故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和準(zhǔn)確性。 其次 初始故障診斷原理設(shè)計的 PLC 程序不單單是把各個故障都能檢測和顯示出來，還能把最關(guān)鍵的初始故障自動判斷出來。 數(shù)控設(shè)備檢測元件故障及維修 檢測元件是數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線位移采用直線型檢測元件測量，直接測量 常用的檢測元件一般包括：直線感應(yīng)同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉(zhuǎn)型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。 當(dāng)機床出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象時，應(yīng)考慮是否是由檢測元件的故障引起的： 機械振蕩（加／減速時） (1)脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。 (2)脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測到的速度不同步，更換聯(lián) 軸節(jié)。 (3)測速發(fā)電機出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測速機。 江蘇開放大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 機械暴走（飛車） 在檢查位置控制單