【正文】 許范圍，操作不當(dāng)，參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，亦可能造成停機或故障。有一工廠的數(shù)控設(shè)備，開機后不久便失去數(shù)控準(zhǔn)備好信號，系統(tǒng)無法工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機體溫度很高，原因是通氣過濾網(wǎng)已堵死，引起數(shù)控機床診斷與維 護 19 溫度傳感器動作，更換濾網(wǎng)后，系統(tǒng)正常工作。不按操作規(guī)程拔插線路板，或無靜電防護措施等，都可能造成停機故障甚至毀壞系統(tǒng)。 一般在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計、使用和維修中 ，必須考慮對經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位給予報警，報警電路工作后，一方面在屏幕或操作面板上給出報警信息，另一方面發(fā)出保護性中斷指令，使系統(tǒng)停止工作，以便查清故障和進行維修。 （三）故障排除方法 （ 1）初始化復(fù)位法 一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，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，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除，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，則進行硬件診斷。 （ 2）調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法 調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計 的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。 如 牡丹江機車廠 廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。 還有 在 富通空調(diào)機 廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。 最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機械系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺服系統(tǒng)達到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器 或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗，即調(diào)節(jié)使電機起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。 （ 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)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。例如，在哈爾濱某廠 轉(zhuǎn)子銑床上采用了測量循環(huán)系統(tǒng)，這一功能要求有一個背景存貯器，調(diào)試時發(fā)現(xiàn)這一功能無法實現(xiàn)。檢查發(fā)現(xiàn)確定背景存貯器存在的數(shù)據(jù)位沒有設(shè)定，經(jīng)設(shè)定后該功能正常。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運行。（ 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，使機床迅速投入正常運轉(zhuǎn)，然后將壞板修理數(shù)控機床診斷與維 護 20 或返修，這是目前最常用的排故辦法。 （ 5）改善電源質(zhì)量法 目前一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。 （ 6）維修信息跟蹤法 一些大的制造公司根據(jù)實際工作中由于設(shè)計缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確徹底地排除故障。 (四 ) 電氣故障的排除 故障的調(diào)查與分析 這是排故的第一階段，是 非常關(guān)鍵的階段，主要應(yīng)作好下列工作： ① 詢問調(diào)查 在接到機床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場 故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現(xiàn)場排故所應(yīng)攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間。 ② 現(xiàn)場檢查 到達現(xiàn)場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、完整性，從而核實 初步判斷的準(zhǔn)確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準(zhǔn)確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急 于動手處理，重新仔細調(diào)查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度。 ③ 故障分析 根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原 則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使 用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。 ④ 確定原因 對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是 一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗。 ⑤ 排故準(zhǔn)備 有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復(fù)雜，需要做一系列的準(zhǔn) 備工作，例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因 ，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變數(shù)控機床診斷與維 護 21 得十分重要了。下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。 (1)直觀檢查法 這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。 ① 詢問 向故障現(xiàn)場人員仔細詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析 判斷過程中可能要多次詢問。 ② 目視 總體查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀 態(tài) (例如各坐標(biāo)軸位置、主軸狀態(tài)、 刀庫、機械手位置等 )，各電控裝置 (如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等 )有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等 。 ③ 觸摸 在整機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、 各功率及信號導(dǎo)線 (如伺服與電機接觸器接線 )的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。 ④ 通電 這是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。 (2)儀器檢查法 使用常 規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關(guān)直流及脈沖信號等 進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設(shè)置的 相關(guān)信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用 PLC 編程器查找 PLC 程序中的故障部位及原因等。 (3)信號與報警指示分析法 ① 硬件報警指示 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。 ② 軟件報警指示 如前所述的系統(tǒng)軟件、 PLC 程序與加 工程序中的故障通常都設(shè)有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。 (4)接口狀態(tài)檢查法 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將 PLC 集成于其中，而 CNC 與 PLC 之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入 /輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在 CRT 屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用 PLC 編程器數(shù)控機床診斷與維 護 22 調(diào)出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉 PLC編程器的應(yīng)用。 (5)參數(shù)調(diào)整法 數(shù)控系 統(tǒng)、 PLC 及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機床、 不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù) )甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。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)的一個或多個參數(shù)方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗 。 (6)備件置換法 當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復(fù)故障板。備件板的更換要注意以下問題。 ① 更換任何備件都必須在斷電情況下進行。 ② 許多印制電路板上都有一些開關(guān)或短路棒的設(shè)定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一 定要記錄下原有的開關(guān)位置和設(shè)定狀態(tài)，并將新板作好同樣的設(shè)定，否則會產(chǎn)生報警而不能工作。 ③ 某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以 完成其中軟件與參數(shù)的建立。這 一點需要仔細閱讀相應(yīng)電路板的使用說明。 ④ 有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟 失有用的參數(shù)或者程序。必須更換時也必須遵照有關(guān)說明操作。 鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關(guān)資料，弄懂要求和操作步驟 之后再動手，以免造成更大的故障。 (7)交叉換位法 當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標(biāo)的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。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，否則不僅達不到目的，反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計好軟、硬件交換方案，數(shù)控機床診斷與維 護 23 準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。 (8)特殊處理法 當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進入 PC 基、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統(tǒng)軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設(shè)計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除 。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。 （五） 電氣維修與故障的排除 這是排故的第二階段，是實施階段。 如前所述，電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法 在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。 (1)電源 電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟 失數(shù)據(jù)、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。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)計考慮較少，這對于我國 有較大波動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。我們在設(shè)計數(shù)控機床的供電系統(tǒng)時應(yīng)盡量做到： ① 提供獨立的配電箱而不與其他設(shè)備串用。 ② 電網(wǎng)供電質(zhì)量較差的地區(qū)應(yīng)配備三相交流穩(wěn)壓裝置。 ③ 電源始端有良好的接地。 ④ 進入數(shù)控機床的三相電源應(yīng)采用三相五線制，中線 (N)與接地 (PE)嚴(yán)格分開。 ⑤ 電柜內(nèi)電器件的布局和交、直流電線的敷設(shè)要相互隔離。 (2)數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障 ① 位置環(huán)報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。 ② 坐標(biāo)軸 在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動?？赡苁瞧七^大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。 (3)機床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。這其中有很 大一種可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不數(shù)控機床診斷與維 護 24 充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應(yīng)在機械故障基本排除后重新進行最佳化調(diào)整 . (4)機床坐標(biāo)找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標(biāo) 記移位；回零減速開關(guān)失靈。 (5)偶發(fā)性停機故障。 這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計中的問 題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強力干擾 (電網(wǎng)或周邊設(shè)備 )、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視， 例如 牡丹江三精機械廠 將機床置于普通廠房甚至靠近敞開 的大門附近，電