【正文】 故障診斷與排除的基本方法 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)出現(xiàn)報警，發(fā)生故障時，維修人員不要急于動手處理，而應(yīng)多進(jìn)行觀察，應(yīng)遵循兩條原則，一是充分調(diào)查故障現(xiàn)場，充分掌握故障信息，這是維修人員取得第一手材料的一個重要手段。通過這樣的軟件，操作者只要在CRT/MDI 上作一些簡單的會話操作，即可診斷出 CNC 系統(tǒng)或機(jī)床的故障。其主要目的和任務(wù)是最終查明故障和進(jìn)行故障定位，力求 把故障定位在盡可能小的范圍內(nèi)，如縮小到某一模塊上，某個線路板上或線路板上的某部分電路，甚至某個芯片或元器件。提示可能原因有： ① 印制電路板設(shè)定不合適； ② 速度反饋電壓沒給或是斷續(xù)給； ③ 電動機(jī)動力電纜沒有接到速度控制單元 T1 板的 8 端子上或動力電纜短路。機(jī)床工作過程中突然發(fā)生 Y、 Z 軸不能動作，發(fā)出 401 號報警。 機(jī)床自診斷功能的故障報警顯示給維修帶來了極大的方便。例如某機(jī)床的 CNC 系統(tǒng)的報警信號編組如下： 與 CNC 系統(tǒng)硬件（如：存儲器、伺服系統(tǒng)等）有關(guān)的報警編號為 1~99； 與機(jī)械控制有關(guān)的報警編號為 100~339； 與操作失誤有關(guān)的報警編號為 400~499； 與外部通信對話有關(guān)的報警編號為 500~599； 與加工程序編制錯誤有關(guān)的報警編號為 600~699。另外，故障現(xiàn)象與故障原因并非一一對應(yīng)關(guān)系，而往往是一種故障所引發(fā)出的現(xiàn)象是由幾種原因引起的，或一種原因引起幾種故障，即大部分故障是以綜合故障形式出現(xiàn)的。 在線診斷一旦監(jiān)視的信息超限，診斷系統(tǒng)就通過顯示器或指示燈等發(fā)出報警信號，提供報警號，配以適當(dāng)注釋，并顯示在屏幕上。如：通過計算機(jī)、 PLC 編程器對 PLC 程序以梯形圖、功能圖的形式進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，它可以在機(jī)床生產(chǎn)廠家未提供 PLC 程序時，進(jìn)行PLC 程序的閱讀、檢 查，從而加快數(shù)控機(jī)床的維修進(jìn)度。 （ 3） 故障信息顯示 在數(shù)控系統(tǒng)中，故障信息一般以“報警顯示”的形式在 CRT 上進(jìn)行顯示。 ④ 負(fù)載電流的顯示。如： CNC系統(tǒng)是否處于“到位檢查”中；是否處于“機(jī)床鎖住”狀態(tài)；是否處于“等待速度到達(dá)”信號接通；在主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給編程時，是否等待“位置編碼器”的測量信號；進(jìn)給速度倍率是否設(shè)定為 0%，等等。指示數(shù)字輸入 /輸出信號的通斷情況，幫助分析故障。在線監(jiān)控范圍包括 CNC 本身以及與 CNC 相連的伺 服單元、伺服、主軸伺服單元、主軸、外部設(shè)備等。只要系統(tǒng)不斷電，在線診斷就一直進(jìn)行而不停止。然而，目前一些數(shù)控系統(tǒng)的自診斷上存在局限性，不可能將全部故障原因，準(zhǔn)確定位到一個具體的模塊上。 故障排除：將備用 ROM 電路板與原 ROM 版調(diào)換。以便對其進(jìn)行初始化時輸入新的壞環(huán)信息。 分析診斷 ： 908 號報警為磁泡驅(qū)動器軟件奇偶校驗錯故障。在遇到級別較高的故障報警時，可以關(guān)機(jī)，重新開機(jī)，讓系統(tǒng)在進(jìn)行啟動自診斷，檢查數(shù)控系統(tǒng)這些關(guān)鍵部分是否正常。如果檢查出有錯，機(jī)床則不再轉(zhuǎn)入正常運行過程，而是轉(zhuǎn)成報警過程，通過 CRT 或硬件（發(fā)光二極管）顯示報警信息或報警號。診斷程序一般分為三套：即啟動診斷、在線診斷和離線診斷。 CNC 故障自診斷 大型的 CNC、 PLC 裝置都配有故障診斷系統(tǒng)，可以由各種開關(guān)、傳感器等把油位、溫度、油壓、電流、速度等狀態(tài)信息，設(shè)置成數(shù)百個報警提示，診斷指示出發(fā)生故障的部位。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)選擇是否合理、正確？ ③ 自動換刀時，坐標(biāo)軸是否到達(dá)了換刀位置？程序中是否設(shè)置了刀具偏移量？ ④ 系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償量等參數(shù)設(shè)定是否正確？ ⑤ 系統(tǒng)的坐標(biāo)軸的間隙補(bǔ)償 量是否正確？ ⑥ 系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)（包括坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、比例縮放因子、鏡像軸、編程尺寸單位選擇等）是否正確？ ⑦ 系統(tǒng)的工作坐標(biāo)系位置，“零點偏置值”的設(shè)置是否正確？ ⑧ 工件安裝是否合理？測量手段、方法是否正確、合理？ ⑨ 機(jī)械零件是否存在因溫度、加工而產(chǎn)生變形的現(xiàn)象？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。 ⑧ 通過診斷畫面，記錄機(jī)床故障時所處的工作狀態(tài)。 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。 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。 中國最大的管理資源中心 第 15 頁 共 32 頁 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。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。從經(jīng)驗看來，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。另外，盡量避免隨意地啟封、拆卸，不適當(dāng)?shù)拇蟛鸫笮?，往往會擴(kuò)大故障，使機(jī)床大傷元氣，喪失精度，降低性能。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。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。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。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。 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)。 4. 檢測故障，逐級定位故障部位。俗話說，能夠把問題說清楚，就已經(jīng)解決了問題的一半 。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。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，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。 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。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。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 中國最大的管理資源中心 第 12 頁 共 32 頁 本，出現(xiàn)無報警顯示的故障情況會更多一些。 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。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。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，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。由于此類故障在各種條件相同的狀態(tài)下只偶然發(fā)生一兩次，因此，隨機(jī)性故障的原因分析與故障診斷較其它故障困難得多。例如：液壓系統(tǒng)的壓力值隨著液壓回路過濾器的阻塞而降到某一設(shè)定參數(shù)時，必然會發(fā)生液壓系統(tǒng)故障報警使系統(tǒng)斷電停機(jī)；又如：潤滑、冷卻或液壓等系統(tǒng)由于管路泄漏引起游標(biāo)下降到使用限值，必然會發(fā)生液位報警使機(jī)床停機(jī) ；再如：機(jī)床加工中因切削用量過大達(dá)到某一限值是必然會發(fā)生過載或超溫報警，導(dǎo)致系統(tǒng)迅速停機(jī)。 中國最大的管理資源中心 第 11 頁 共 32 頁 強(qiáng)電故障是指繼電器、接觸器、開關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電磁鐵、行程開關(guān)等電器元器件及其所組成的電路故障。 2. 電氣故障 電氣故障分弱電故障與強(qiáng)點故障。故障表現(xiàn)為傳動噪聲大，加工精度差，運行阻力大。 1． 3 常見故障分類 數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備，其故障發(fā)生的原因一般都比較復(fù)雜，這給故障診斷和排除帶來不少困難。 3. 常用的 備件 對于數(shù)控系統(tǒng)的維修，備品備件是一個必不可少的物質(zhì)條件。為了進(jìn)行伺服驅(qū)動器的調(diào)整與裝卸，還應(yīng)配備無感螺旋刀與梅花形六角旋具各一套。 （ 2） 吸錫器 常用的是便 攜式手動吸錫器，也可采用電動吸錫器。 （ 7） IC 測試儀 可用來離線快速測試集成電路的好壞，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行芯片級維修時是必要的儀器。這些編程器可以對 PLC 程序進(jìn)行編輯和修改，監(jiān)視輸入和輸出狀態(tài)及定時器、移位寄存器的變化值。是機(jī)械部件維修測量的主要檢測工具之一。 （ 4） 相序表 相序表主要用于測量三相電源的相序，它是進(jìn)給伺服驅(qū)動與主軸驅(qū)動維修的必要測量工具之一。常用的工具主要有： 1. 常用 測量儀器、儀表 ① 萬用表 數(shù)控設(shè)備的維修涉及弱電和強(qiáng)電，萬用表不但要用于測量電壓、電流、電阻值，還需要用于判斷二極管、三極管、晶閘管、電解電容等元器件的好壞，并測量三極管的放大倍數(shù)和電容值。 以上都是在理想情況下應(yīng)具備的技術(shù)資料，但是實際維修時往往難以做到這一點。 (6) 維修記錄 這是維修人員對機(jī)床維修過程的記錄與維修的總結(jié)。 (4) 伺服單元 的資料 進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)和主軸 伺服單元 的原理、連接、調(diào)整和維修方面的技術(shù)說明書，其中包括： ① 電氣原理框圖和接線圖； ② 所有報警顯示信息以及重要的調(diào)整點和測試點； ③ 各伺服單元參數(shù)的意義和設(shè)置。 (3) PLC 的資料 它是根據(jù)機(jī)床的具體控制要求設(shè)計、編制的機(jī)床輔助動作控制軟件。通常包括以下與維修有關(guān)的內(nèi)容： ① 機(jī)床的操作過程與步驟； ② 機(jī)床電氣控制原理圖； ③ 機(jī)床主要傳動系統(tǒng)以及主要部件的結(jié)構(gòu)原理示意圖； ④ 機(jī)床安 裝和調(diào)整的方法與步驟； 中國最大的管理資源中心 第 8 頁 共 32 頁 ⑤ 機(jī)床的液壓、氣動、潤滑系統(tǒng)圖； ⑥ 機(jī)床使用的特殊功能及其說明等。 在系統(tǒng)維修時應(yīng) 特別注意 ：數(shù)控系統(tǒng)的某些模塊是需要電池保持參數(shù)的，對于這些電路板和模塊切勿隨意插拔；更不可以在不了解元器件作用的情況下，隨意調(diào)換數(shù)控裝置、伺服、驅(qū)動等部件 中的器件、設(shè)定端子；任意調(diào)整電位器位置，任意改變設(shè)置參數(shù)，隨意更換數(shù)控系統(tǒng)軟件版本，以避免產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。其次，還應(yīng)該能熟練的使用維修所必需的工具、儀器和儀表。應(yīng)作到“多動腦，慎動手”，切記草率下結(jié)論，盲目更換元器件。作為數(shù)控機(jī)床維修人員不僅要注重分析問題與經(jīng)驗積累，還應(yīng)當(dāng)勤于學(xué)習(xí)，善于學(xué)習(xí)，善于思考。一個高素質(zhì)的維修人員，需要能對國內(nèi)、 中國最大的管理資源中心 第 7 頁 共 32 頁 外多種數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修。 電包括強(qiáng)電和弱電；機(jī)包括機(jī)、液、氣。 (2) 具有較廣的知識面。 1． 2 數(shù)控機(jī)床維修的基本要求 數(shù)控機(jī)床是一種綜合應(yīng)用了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計等先進(jìn)技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)復(fù)雜、價格昂貴，因此它對維修人員的素質(zhì)、維修資料的準(zhǔn)備、維修儀器的使用等方面提出了比普通機(jī)床更高的要求。 以上根據(jù)給定的數(shù)學(xué)函數(shù)，在理想軌跡（輪廓）的已知點之間，通過數(shù)據(jù)點的密化，確定一些中間點的方法，稱為插補(bǔ)。