【文章內(nèi)容簡介】 可靠等。另外，工作環(huán)境溫度過高或過低、濕度過大、電源波動與機(jī)械振動、有害粉塵與氣體污染等原因均可引發(fā)此類偶然性故障。因此，加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)檢查，確保電器箱門的密封，嚴(yán)防工業(yè)粉塵及有害氣體的侵襲等，均可避免此類故障的發(fā)生。 按數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的有無報警顯示分類1. 有報警顯示的故障這類故障又可分為硬件報警顯示與軟件報警顯示兩種。（1） 硬件報警顯示的故障 硬件報警顯示通常是指各單元裝置上的警示燈（一般由LED發(fā)光管或小型指示燈等組成）的指示。在數(shù)控系統(tǒng)中有許多用以指示故障部位的警示燈，如控制操作面板、位置控制印制線路板、伺服控制單元、主軸單元、電源單元等部位以及光電閱讀機(jī)、穿孔機(jī)等外設(shè)裝置上常設(shè)有這類警示燈。一旦數(shù)控系統(tǒng)的這些警示燈指示故障狀態(tài)后，借助相應(yīng)部位上的警示燈均可大致分析判斷出故障發(fā)生的部位與性質(zhì)，這無疑給故障分析診斷帶來極大方便。因此，維修人員日常維護(hù)和排除故障時應(yīng)認(rèn)真檢查這些警示燈的狀態(tài)是否正常。（2） 軟件報警顯示的故障 軟件報警顯示通常是指CRT顯示屏上顯示出來的報警號和報警信息。由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能，一旦檢測到故障，即按故障的級別進(jìn)行處理，同時在CRT上以報警號形式顯示該故障信息。這類報警顯示常見的有：存儲器警示、過熱警示、伺服系統(tǒng)警示、軸超程警示、程序出錯警示、主軸警示、過載警示以及短路警示等，通常，少則幾十種，多則上千種，這無疑為故障判斷和排除提供極大的幫助。上述軟件報警有來自NC的報警和來自PLC的報警，前者為數(shù)控部分的故障報警，可通過所顯示的報警號，對照維修手冊中有關(guān)NC故障報警及說明，來確定可能產(chǎn)生該故障的原因。后者PLC報警顯示由PLC的報警信息文本所提供，大多數(shù)屬于機(jī)床側(cè)的故障報警，可通過所顯示的報警號，對照維修手冊中有關(guān)PLC故障報警信息、PLC接口說明以及PLC程序等內(nèi)容、檢查PLC有關(guān)接口和內(nèi)部繼電器狀態(tài)，確定該故障所產(chǎn)生的原因。通常，PLC報警發(fā)生的可能性要比NC報警高得多。2. 無報警顯示的故障這類故障發(fā)生時無任何硬件或軟件的報警顯示，因此分析診斷難度較大。例如：機(jī)床通電后，在手動方式或自動方式運(yùn)行X軸時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，無任何報警顯示。又如機(jī)床在自動方式運(yùn)行時突然停止，而CRT顯示器上無任何報警顯示。還有在運(yùn)行機(jī)床某軸時發(fā)生異常聲響，一般也無報警顯示等。一些早期的數(shù)控系統(tǒng)由于自診斷功能不強(qiáng)；尚未采用PLC控制器，無PLC報警信息文本，出現(xiàn)無報警顯示的故障情況會更多一些。對于無報警顯示故障，通常要具體情況具體分析，要根據(jù)故障發(fā)生的前后變化狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。例如：上述X軸在運(yùn)行時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，可首先判斷是數(shù)控部分故障還是伺服部分故障。具體做法是：在手搖脈沖進(jìn)給方式中，可均勻地旋轉(zhuǎn)手搖脈沖發(fā)生器，同時分別觀察比較CRT顯示器上Y軸、Z軸與X軸進(jìn)給數(shù)字的變化速率。通常，如數(shù)控部分正常，三個軸的上述變化速率應(yīng)基本相同，從而可確定爬行故障是X軸的伺服部分還是機(jī)械傳動所造成。有關(guān)伺服系統(tǒng)進(jìn)一步檢查可參閱后續(xù)介紹的“交換法”和“隔離法”。 按數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的原因分類1. 數(shù)控機(jī)床自身故障這類故障的發(fā)生是由于數(shù)控機(jī)床自身的原因引起的，與外部使用環(huán)境條件無關(guān)。數(shù)控機(jī)床所發(fā)生的極大多數(shù)故障均屬此類故障，但應(yīng)區(qū)別有些故障并非機(jī)床本身而是外部原因所造成的。2. 數(shù)控機(jī)床外部故障這類故障是由于外部原因造成的。例如：數(shù)控機(jī)床的供電電壓過低，波動過大，相序不對或三相電壓不平衡；周圍的環(huán)境溫度過高，有害氣體、潮氣、粉塵侵入；外來振動和干擾，如電焊機(jī)所產(chǎn)生的電火花干擾等均有可能使數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障。還有人為因素所造成的故障，如操作不當(dāng)，手動進(jìn)給過快造成超程報警，自動切削進(jìn)給過快造成過載報警。又如操作人員不按時按量給機(jī)床機(jī)械傳動系統(tǒng)加注潤滑油，易造成傳動噪聲或?qū)к壞Σ料禂?shù)過大，而使工作臺進(jìn)給超載。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，首次采用數(shù)控機(jī)床或由不熟練工人來操作，在使用第一年內(nèi)，由于操作不當(dāng)所造成的外部故障要占三分之一以上。除上述常見故障分類外，還可按故障發(fā)生時有無破壞性來分，可分為破壞性故障和非破壞性故障；按故障發(fā)生的部位分，可分為數(shù)控裝置故障，進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障、主軸系統(tǒng)故障、刀架、刀庫、工作臺故障等。1．4 數(shù)控機(jī)床故障的排除思路和原則 數(shù)控機(jī)床故障的排除思路數(shù)控系統(tǒng)型號頗多，所產(chǎn)生的故障原因往往比較復(fù)雜，這里介紹故障處理的一種思路，程序大致如下：1. 確認(rèn)故障現(xiàn)象，調(diào)查故障現(xiàn)場，充分掌握故障信息。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時，維護(hù)維修人員進(jìn)行故障的確認(rèn)是很有必要的，特別是操作使用人員不熟悉機(jī)床的情況下，尤其重要。不該也不能讓非專業(yè)人士隨意開動機(jī)床，特別是出現(xiàn)故障后的機(jī)床，以免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。專業(yè)維護(hù)維修人員對于數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，也不要急于動手盲目處理，首先要查看故障記錄，向操作人員詢問故障出現(xiàn)的全過程。在確認(rèn)通電對系統(tǒng)無危險的情況下，再通電親自觀察，特別要注意確定一下主要故障信息，包括系統(tǒng)有何異常，CRT顯示的報警內(nèi)容是什么等：① 故障發(fā)生時報警號和報警提示是什么？有哪些指示燈和發(fā)光管指示了什么報警？② 如無報警，系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)？系統(tǒng)的工作方式和診斷結(jié)果？③ 故障發(fā)生在哪個程序段？執(zhí)行何種指令？故障發(fā)生前進(jìn)行了何種操作？④ 故障發(fā)生在何種速度下？機(jī)床軸處于什么位置？與指令值的誤差量有多大？⑤ 以前是否發(fā)生過類似故障？現(xiàn)場有無異常現(xiàn)象？故障是否重復(fù)發(fā)生？⑥ 觀察系統(tǒng)的外觀、內(nèi)部各部分是否有異常之處；2. 根據(jù)所掌握故障信息，明確故障的復(fù)雜程度并列出故障部位的全部疑點(diǎn)。在充分調(diào)查現(xiàn)場掌握第一手材料的基礎(chǔ)上，把故障問題正確地列出來。俗話說，能夠把問題說清楚，就已經(jīng)解決了問題的一半。3. 分析故障原因，制定排除故障的方案。分析故障時，維修人員不應(yīng)局限于CNC部分，而是要對機(jī)床強(qiáng)電、機(jī)械、液壓、氣動等方面都作詳細(xì)的檢查，并進(jìn)行綜合判斷，制定出故障排除的方案，達(dá)到快速確診和高效率排除故障的目的。分析故障原因時應(yīng)注意：① 思路一定要開闊，無論是數(shù)控系統(tǒng)、強(qiáng)電部分、還是機(jī)、液、氣等，只要將有可能引起故障的原因以及每一種可能解決的方法全部列出來，進(jìn)行綜合、判斷和篩選；② 在對故障進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，預(yù)測故障原因并擬定檢查的內(nèi)容、步驟和方法，制定故障排除方案。4. 檢測故障，逐級定位故障部位。根據(jù)預(yù)測的故障原因和預(yù)先確定的排除方案，用試驗(yàn)的方法驗(yàn)證，逐級定位故障部位。最終找出故障的真正發(fā)生源。為了準(zhǔn)確、安全、快速的定位故障，應(yīng)遵循下面幾個原則。5. 故障的排除根據(jù)故障部位及準(zhǔn)確的原因，采用合理的故障排除方法，高效高質(zhì)量的恢復(fù)故障現(xiàn)場，盡快讓機(jī)床投入生產(chǎn)。6. 解決故障后的資料的整理故障排除后，應(yīng)迅速恢復(fù)機(jī)場現(xiàn)場，并做好相關(guān)資料的整理，以便提高自己的業(yè)務(wù)水平和機(jī)床的后續(xù)維護(hù)和維修。 故障的排除應(yīng)遵循的原則在檢測故障過程中，應(yīng)充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，如系統(tǒng)的開機(jī)診斷、運(yùn)行診斷、PLC的監(jiān)控功能。根據(jù)需要隨時檢測有關(guān)部分的工作狀態(tài)和接口信息。同時還應(yīng)靈活應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)故障檢查的一些行之有效的方法，如交換法、隔離法等。在本書以后章節(jié)中在介紹這些方法。另外，從監(jiān)測排除故障中還應(yīng)掌握以下若干原則：1. 先方案后操作（或先靜后動） 維護(hù)維修人員碰到機(jī)床故障后,先靜下心來,考慮出分析方案再動手。維修人員本身要做到先靜后動，不可盲目動手，應(yīng)先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，閱讀機(jī)床說明書、圖樣資料后，方可動手查找和處理故障。如果上來就碰這敲那連此斷彼，徒勞的結(jié)果也許尚可容忍，但造成現(xiàn)場破壞導(dǎo)致誤判或者引入新的故障導(dǎo)致更大的后果則后患無窮。2. 先安檢后通電 確定方案后，對有故障的機(jī)床仍要秉著先靜后動的原則，先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過觀察測試、分析，確認(rèn)為非惡性循環(huán)性故障，或非破壞性故障后，方可給機(jī)床通電，在運(yùn)行工況下，進(jìn)行動態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測試，查找故障。然而對惡性的破壞性故障，必須先排除危險后，方可通電，在運(yùn)行工況下進(jìn)行動態(tài)診斷。3. 先軟件后硬件 當(dāng)發(fā)生故障的機(jī)床通電后，應(yīng)先檢查軟件的工作是否仍正常。有些可能是軟件的參數(shù)丟失或者是操作人員使用方式、操作方法不對而造成的報警或故障。切忌一上來就大拆大卸，一直造成更大的后果。4. 先外部后內(nèi)部 數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、電氣一體化的機(jī)床，故其故障的發(fā)射管內(nèi)必然要從機(jī)械、液壓、電氣這三者綜合反映出來。數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則。即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先采用望、聞、聽、問等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。比如：數(shù)控機(jī)床中，外部的行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、液壓氣動元件以及印制電路板插頭座、邊緣接插件與外部或相互之間的連接部位、電控柜插座或端子排這些機(jī)電設(shè)備之間的連接部位，因其接觸不良造成信號傳遞失靈，是產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床故障的重要因素。此外，由于工業(yè)環(huán)境中，溫度、濕度變化較大，油污或粉塵對元件及線路板的污染，機(jī)械的振動等，對于信號傳送通道的接插件都將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在檢修中重視這些因素，首先檢查這些部位就可以迅速排除較多的故障。另外，盡量避免隨意地啟封、拆卸，不適當(dāng)?shù)拇蟛鸫笮叮鶗U(kuò)大故障，使機(jī)床大傷元?dú)猓瑔适Ь?，降低性能?. 先機(jī)械后電氣 由于數(shù)控機(jī)床是一種自動化程度高、技術(shù)較復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。一般來講，機(jī)械故障較易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度要大些。先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的檢修中，首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動、液壓部分是否正常等。從經(jīng)驗(yàn)看來，數(shù)控機(jī)床的故障中有很大部分是由機(jī)械動作失靈引起的。所以，在故障檢修之前，首先逐一排除機(jī)械性的故障，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。6. 先公用后專用 公用性的問題往往影響全局，而專用性的問題只影響局部。如機(jī)床的幾個進(jìn)給軸都不能運(yùn)動，這時應(yīng)先檢查和排除各軸公用的CNC、PLC、電源、液壓等公用部分的故障，然后再設(shè)法排除某軸的局部問題。又如電網(wǎng)或主電源故障是全局性的，因此一般應(yīng)首先檢查電源部分，看看保險絲時候正常，直流電壓輸出是否正常?？傊挥邢冉鉀Q影響一大片的主要矛盾，局部的，次要的矛盾才有可能迎刃而解。7. 先簡單后復(fù)雜 當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋、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。常常在解決簡單故障的過程中，難度大的問題也可能變得容易，或者在排除簡易故障時受到啟發(fā)，對復(fù)雜故障的認(rèn)識更為清晰，從而也有了解決辦法。8. 先一般后特殊 在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。例如：當(dāng)數(shù)控車床Z軸回零不準(zhǔn)時，常常是由于降速檔塊位置走動所造成。一旦出現(xiàn)這一故障，應(yīng)先檢查該檔塊位置，在排除這一常見的可能性之后，再檢查脈沖編碼器、位置控制等環(huán)節(jié)。總之，在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，視故障的難易程度，以及故障是否屬于常見性故障，合理的采用不同的分析問題和解決問題的方法。1．5 維修的基本步驟 故障記錄數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時，操作人員應(yīng)首先停止機(jī)床，保護(hù)現(xiàn)場，然后對故障進(jìn)行盡可能詳細(xì)的記錄，并及時通知維修人員。故障的記錄可為維修人員排除故障提供第一手材料。記錄內(nèi)容應(yīng)包括下述幾個方面：1. 故障發(fā)生時的情況記錄② 發(fā)生故障時的機(jī)床型號，采用的控制系統(tǒng)型號，系統(tǒng)的軟件版本號。③ 故障的現(xiàn)象，發(fā)生故障的部位，以及發(fā)生故障時機(jī)床與控制系統(tǒng)的現(xiàn)象，如：是否異常聲音、煙、味等。④ 發(fā)生故障時系統(tǒng)所處的操作方式，如：AUTO/SINGLE（自動/單段方式）、MDI（手動數(shù)據(jù)輸入方式）、STEP（步進(jìn)方式）、HANDLE（手輪方式）、JOG（手動方式）、HOME（回零方式）等。⑤ 如故障在自動方式下發(fā)生，則應(yīng)記錄發(fā)生故障時的加工程序號，出現(xiàn)故障的程序段號，加工時采用的刀具號以及刀具的位置等。⑥ 若故障發(fā)生在精度超差或輪廓誤差過大時，應(yīng)記錄被加工工件號，并保留不合格工件。⑦ 在發(fā)生故障時，若系統(tǒng)有報警顯示，則應(yīng)記錄報警顯示情況與報警號。⑧ 通過診斷畫面，記錄機(jī)床故障時所處的工作狀態(tài)。如：系統(tǒng)是否在執(zhí)行M、S、T等功能？系統(tǒng)是否進(jìn)入暫停狀態(tài)或是急停狀態(tài)？系統(tǒng)坐標(biāo)軸是否處于“互鎖”狀態(tài)？進(jìn)給倍率是否為0% ？等等。⑨ 記錄發(fā)生故障時，各坐標(biāo)軸的位置跟隨誤差的值。⑩ 記錄發(fā)生故障時，各坐標(biāo)軸的移動速度、移動方向，主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，等等。2. 故障發(fā)生的頻繁程度的記錄① 故障發(fā)生的時間與周期，如：機(jī)床是否一直存在故障？若為隨機(jī)故障，則一天發(fā)生幾次？是否頻繁發(fā)生？② 故障發(fā)生時的環(huán)境情況，如：是否總是在用電高峰期發(fā)生？故障發(fā)生時（如雷擊后），周圍其他機(jī)械設(shè)備的工作情況？③ 若為加工零件時發(fā)生的故障，則應(yīng)記錄加工同類工件時發(fā)生故障的概率情況。④ 檢查故障是否與“進(jìn)給速度”、“換刀方式”或是“螺紋切削”的等特殊動作有關(guān)。3. 故障的規(guī)律性記錄① 在不危及人身安全和設(shè)備安全的情況下，是否可以重演故障現(xiàn)象？② 檢查故障是否與機(jī)床的外界因素有關(guān)？③ 檢查故障如果是在執(zhí)行某固定程序段時出現(xiàn)，則可利用MDI方式單獨(dú)執(zhí)行該程序段，檢查是否還存在同樣故障？④ 若機(jī)床故障與機(jī)床動作有關(guān)，在可能的情況下，應(yīng)檢查在手動情況下執(zhí)行該動作，是否也有同樣的故障？⑤ 機(jī)床是否發(fā)生過同樣的故障？周圍的數(shù)控機(jī)床是否也發(fā)生同一故障？等等。4. 故障的外界條件記錄① 發(fā)生故障時的周圍環(huán)境溫度是否超過允許溫度？是否有局部的高溫存在？② 故障發(fā)生時，周圍是否有強(qiáng)烈的振動源存在？③ 故障發(fā)生時，系統(tǒng)是否受到陽光的直射？④ 檢查故障發(fā)生時，電氣柜內(nèi)是否有切削液、潤滑油、水的進(jìn)入？⑤ 故障發(fā)生時，輸入電壓是否超過了系統(tǒng)允許的波動范圍？⑥ 故障發(fā)生時，車間內(nèi)或線路上是否有使用大電流的裝置正在進(jìn)行起、制動？⑦ 故障發(fā)生時，機(jī)床附近是否存在吊車、高頻機(jī)械、焊接機(jī)或電加工機(jī)床等強(qiáng)電磁干擾源？⑧ 故障發(fā)生時，附近是否正在安裝或修理、調(diào)試機(jī)床？是否正在修理、調(diào)試電氣和數(shù)控裝置？ 維修前的檢查維修人員在故障維修前，應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象與故障記錄，認(rèn)真對照系統(tǒng)與機(jī)床使用說明書進(jìn)行各項(xiàng)檢查，以便確認(rèn)故障的原因。這些檢查包括：1. 機(jī)床的工作狀況檢查① 機(jī)床的調(diào)整狀況如何？機(jī)床工作條件是否符合要求？② 加工時所使用的刀具是否符合要求？切削參數(shù)選擇