【正文】 床停機(jī)。但同時(shí)，由于它們的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能化高的特點(diǎn)，在維修理論、技術(shù)和手段上與傳統(tǒng)方式發(fā)生了飛躍的變化。因而對(duì)數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進(jìn)行維修就顯得十分必要了。 下面是我從現(xiàn)代數(shù)控設(shè)備的基本構(gòu)成入手，對(duì)數(shù)控機(jī)床的診斷與維修的經(jīng)驗(yàn)與心得。而輔助控制則是為了 保證機(jī)床安全、方便、有效工作而必不可少的一些操作，如冷卻、潤滑、工件刀具的的自動(dòng)松夾，排屑，限位，各種保護(hù)，聯(lián)鎖互鎖等。 二 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)維修排故基礎(chǔ) 目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。對(duì)于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響，在設(shè)計(jì)思想上也可能各有千秋?？刂葡到y(tǒng)按加工工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將控制指令放大，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械按要求運(yùn)動(dòng)；測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)位置或速度，并反饋到控制系統(tǒng)，來修正控制指令。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)。維修工作人員必須具備以下要求： （ 1）高度的責(zé)任心與良好的職業(yè)道德； （ 2）知識(shí)面廣，掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制與電機(jī)拖動(dòng)、模擬與數(shù)字電路基礎(chǔ)、機(jī)械加工工藝方面及檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與一定的外語水平； （ 3） 經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)，掌握有關(guān)數(shù)控、驅(qū)動(dòng)及 PLC 的工作原理，懂得 CNC編程和編程語言； （ 4）熟悉機(jī)床結(jié)構(gòu)，具有實(shí)驗(yàn)技能和較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力； （ 5）掌握各種常用（尤其是現(xiàn)場(chǎng)）的測(cè)試儀器、儀表和各種工具。如數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給與主軸驅(qū)動(dòng)型號(hào)、報(bào)警指示或故障數(shù)控機(jī)床診斷與維 護(hù) 7 現(xiàn)象、用戶現(xiàn)場(chǎng)有無備件等。 （一） 通電前的外觀檢查 （ 1）機(jī)床電器檢查 打開機(jī)床電控箱，檢查繼電器，接觸器，熔斷器，伺服電機(jī)速度，控制單元插座，主軸電機(jī)速度控制單元插座等有無松動(dòng)，如有松動(dòng)應(yīng)恢復(fù)正常狀態(tài)，有鎖緊機(jī)構(gòu)的接插件一定要鎖緊，有轉(zhuǎn)接盒的機(jī)床一定要檢查轉(zhuǎn)接盒上的插座，接線有無松動(dòng)，有鎖緊機(jī)構(gòu)的一定要鎖緊。包括強(qiáng)弱電部分在裝配時(shí)機(jī)床生產(chǎn)廠自行接線的端子及各電機(jī)電源線的接線端子，每個(gè)端子都要用旋具緊固一次，直到用旋具擰不動(dòng)為止，各電機(jī)插座一定要擰緊。 （ 7）地線檢查 要求有良好的地線，測(cè)量機(jī)床地線，接地電阻不能大于 1Ω 。此時(shí)應(yīng)測(cè)量電源電壓，做好記錄。如有漏油應(yīng)立即停電修理或更換。 （ 3）將狀態(tài)開關(guān)置于適當(dāng)?shù)奈恢?，如日?FANUC 系統(tǒng)應(yīng)放置在 MDI 狀態(tài)，選擇到參數(shù)頁面。 （ 5）將狀態(tài)開關(guān)置于回零位置，完成回零操作，參考點(diǎn)返回的動(dòng)作不完成就不能進(jìn)行其它操作。 （ 8）逐漸變化快移超調(diào)開關(guān)和進(jìn)給倍率開關(guān)，隨意點(diǎn)動(dòng)刀架，觀察速度變化的正確性。為防止意外情況發(fā)生，最好先將機(jī)床鎖住進(jìn)行試驗(yàn)，然后再放開機(jī)床進(jìn)行試驗(yàn)。 四 數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)和保養(yǎng) 數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)是也是數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性保證，是延長數(shù)控機(jī)床使用壽命的手段。一旦機(jī)床由于機(jī)械故障或者電氣故障而停機(jī)，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，加之恢復(fù)機(jī)床正常運(yùn)行所需要的費(fèi)用，比如維修、采購備件、以及服務(wù)等，造成的經(jīng)濟(jì)損失是可觀的。如果發(fā) 現(xiàn)有結(jié)露的跡象，絕對(duì)不能打開數(shù)控機(jī)床的主電源。特別是對(duì)于采用饋電制動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（參見 章），直接關(guān)電使得驅(qū)動(dòng)器的饋電回路中斷。產(chǎn)自不同機(jī)床制造廠的機(jī)床，斷電的操作要求可能是不同的。用戶在使用數(shù)控機(jī)床時(shí)一定要參閱機(jī)床廠提供的技術(shù)資料，了解機(jī)床對(duì)關(guān)電的要求。但置對(duì)于一個(gè)由 CAD/CAM 系統(tǒng)生成的零件程序來說， 2500k 字節(jié)仍然不能滿足要求。由于 RS232 接口采用共地通訊方式，見圖 2103。機(jī)床制造廠通常在數(shù)控機(jī)床上為外部設(shè)備預(yù)留了單相交流電源，而且該電源的保護(hù)地與數(shù)控系統(tǒng)的保護(hù)地在數(shù)控機(jī)床的電氣柜中連通。 RS232 隔離器將通訊信號(hào)通過光電元件隔離，這樣即使計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床使用不同的電源供電，也不會(huì)導(dǎo)致任何硬件 故障或損壞。數(shù)控機(jī)床定期保養(yǎng)的項(xiàng)目通常有： （ 1）通過數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)信息，或者通過專用的調(diào)試軟件工具，來檢查各軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的空載電流。如電氣柜的冷卻采用的是風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)空氣的內(nèi)外循環(huán)，則應(yīng)檢查電氣柜進(jìn)氣口過濾材料是否需要更換。是否在規(guī)定的指標(biāo)內(nèi)； (4) 檢查各軸的反向間隙，如果發(fā)現(xiàn)反向間隙超出數(shù)控機(jī)床出廠時(shí)的數(shù)據(jù)，說明滾珠絲杠可能磨損或出現(xiàn)配合問題。 同樣需要檢查各個(gè)坐標(biāo)軸的定位精度。并且制定了完備的設(shè)備管理規(guī)程。這過程的關(guān)鍵是診斷，即對(duì)系統(tǒng)或外圍線路進(jìn)行檢測(cè) ，確定有無故障，并對(duì)故障定位指出故障的確切位置。在實(shí)際應(yīng)用中，可能用一種方法即可查到故障并排除，有時(shí)需要多種方法并用。由于系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)置單一、齊全、嚴(yán)密、明確、維修人員可根據(jù)每一警報(bào)后面給出的信息與處理辦法自行處理。下面闡述這種故障診斷和排除辦法。 通電 首先用萬用表檢查各種電源之間有無斷路，如無即可接入相應(yīng)的電源，目測(cè)有無冒煙，打火等現(xiàn)象，手摸元器件有無異常發(fā)熱，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，而縮小檢修范圍。另外，根據(jù)用戶提供的故障現(xiàn)象，結(jié)合自己的現(xiàn)場(chǎng)觀察，運(yùn)用系統(tǒng)工作原理亦可迅速做出正確判斷。 例如，牡丹江富通空調(diào)機(jī)廠在排除故障中，系統(tǒng)報(bào)警，位置環(huán)硬件故障，用示波器檢查發(fā)現(xiàn)有干擾信號(hào)，我們?cè)陔娐分杏媒与娙莸姆椒▽⑵錇V掉使系統(tǒng)工作正常。然而有時(shí)當(dāng)硬件發(fā)生故障時(shí)，就無法報(bào)警，有的數(shù)控系統(tǒng)可通過發(fā)光管不同的閃爍頻率或不同的組合做出相應(yīng)的指示，這些指示配合使用就可幫助我們準(zhǔn)確地診斷出故障模板的位置。在可編程序控制器的維修中這是最常用有效和快速的辦法。 數(shù)控機(jī)床診斷與維 護(hù) 16 上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就能排除故障，亦可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。 其主要故障有： ①系統(tǒng)損壞。 ②無控制指令，而電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)床廠技術(shù)人員不得不承認(rèn)德方工作失誤。 加工時(shí)工件表面達(dá)不到要求，走圓弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺(tái)，或電機(jī)低速爬行或振動(dòng)，這類故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起，解決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。 常見的故障有： ①位控環(huán)報(bào)警：可能是測(cè)量回路開路；測(cè)量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。 ①以故障發(fā)生的部位，分為硬件故障和軟件故障。最嚴(yán)重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務(wù)機(jī)構(gòu)聯(lián)系解決了。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易。 對(duì)于破壞性故障，損壞工 件甚至機(jī)床的故障，維修時(shí)不允許重演，這時(shí)只能根據(jù)產(chǎn)生故障時(shí)的現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的檢查、分析來排除之，技術(shù)難度較高且有一定風(fēng)險(xiǎn)。例如機(jī)床定位精度超差、反向死區(qū)過大、坐標(biāo)運(yùn)行不平穩(wěn)等。此類故障的分析需經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、綜合判斷才可能排除。一般在歐美國家，這類問題比較少，在設(shè)計(jì)上這方面的因素考慮的不多，但在中國由于電源波動(dòng)較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。 ⑧其他 由于環(huán)境條件，如干擾，溫度，濕度超過允許范圍，操作不當(dāng)，參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，亦可能造成停機(jī)或故障。 （三）故障排除方法 （ 1）初始化復(fù)位法 一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進(jìn)行硬件診斷。 還有 在 富通空調(diào)機(jī) 廠，其主軸在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動(dòng)裝置的斜升時(shí)間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。 （ 3）參數(shù)更改，程序更正法 系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。（ 4）備件替換法 用好的備件替換診斷出壞的線 路板，并做相應(yīng)的初始化啟動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板修理數(shù)控機(jī)床診斷與維 護(hù) 20 或返修，這是目前最常用的排故辦法。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。 ② 現(xiàn)場(chǎng)檢查 到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先要驗(yàn)證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、完整性，從而核實(shí) 初步判斷的準(zhǔn)確度。 ④ 確定原因 對(duì)多種可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因，這時(shí)對(duì)維修人員是 一種對(duì)該機(jī)床熟悉程度、知識(shí)水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和分析判斷能力的綜合考驗(yàn)。下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。 ③ 觸摸 在整機(jī)斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、 各功率及信號(hào)導(dǎo)線 (如伺服與電機(jī)接觸器接線 )的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。 (3)信號(hào)與報(bào)警指示分析法 ① 硬件報(bào)警指示 這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機(jī)床的接口信號(hào)，又要熟悉 PLC編程器的應(yīng)用。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調(diào)整相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)方可排除。 ① 更換任何備件都必須在斷電情況下進(jìn)行。 ④ 有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲(chǔ)器的板，或者備用電池板，它會(huì)丟 失有用的參數(shù)或者程序。這種交 叉換位法應(yīng)特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換，否則不僅達(dá)不到目的，反而會(huì)產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案，數(shù)控機(jī)床診斷與維 護(hù) 23 準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。 （五） 電氣維修與故障的排除 這是排故的第二階段，是實(shí)施階段。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)考慮較少，這對(duì)于我國 有較大波動(dòng)和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。 ④ 進(jìn)入數(shù)控機(jī)床的三相電源應(yīng)采用三相五線制，中線 (N)與接地 (PE)嚴(yán)格分開。 ② 坐標(biāo)軸 在沒有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。可能是零方向在遠(yuǎn)離零點(diǎn)；編碼器損壞或接線開路；光柵零點(diǎn)標(biāo) 記移位；回零減速開關(guān)失靈。這些因素不僅會(huì)造成故障，嚴(yán)重的還會(huì)損壞系統(tǒng)與機(jī)床，務(wù)必注意改善。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚?，以適應(yīng)集成電路的焊接，并避免焊接時(shí)碰傷別的元器件。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn)，習(xí)慣斷線檢查，但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細(xì)而密，一旦切斷不易焊接，且切線時(shí)易切斷相鄰的線，再則有的點(diǎn)，在切斷某一根線時(shí)，并不能使其和線路脫離，需要同時(shí)切斷幾根線才行。 （ 8）拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。 （ 10）查清線路板的電源配置及種類，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書寫。 ④ 從排故過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí)，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，力爭(zhēng)盡快補(bǔ)課。 ③ 利于分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進(jìn)操作規(guī)程，提高機(jī)床壽命和利用率。 結(jié) 論 以上對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)的闡述，是我翻閱大量文獻(xiàn)以及實(shí)習(xí)期間對(duì)數(shù)控設(shè)備的調(diào)試和維修的經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。 張 老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。 參考文獻(xiàn) [１ ] 郝忠軍，雷曉玲 . 綜合作業(yè)指導(dǎo)書 [M]. 北京：機(jī)械電子工程師進(jìn)修大學(xué)， [２ ] 林述溫 . 機(jī)電裝備設(shè)計(jì) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [３ ] 吳振彪 . 機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M]. 北京：中國人民大學(xué)出版社， 2021 [４ ] 文懷興，夏田 . 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [５ ] 晏初宏 . 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [６ ] 李葉紫 . 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