數(shù)控機(jī)床的常見故障檢修方法。

數(shù)控系統(tǒng)故障維修通常按照：現(xiàn)場(chǎng)故障的診斷與分析、故障的測(cè)量維修排除、系統(tǒng)的試車這三大步進(jìn)行。

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數(shù)控機(jī)床故障診斷

在故障診斷時(shí)應(yīng)掌握以下原則：

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(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，其故障的發(fā)生也會(huì)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(jìn)行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度、降低性能。系統(tǒng)外部的故障主要是由于檢測(cè)開關(guān)、液壓元件、氣動(dòng)元件、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問題而引起的。

2、先機(jī)械后電氣

一般來說，機(jī)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(jī)械性的故障。

3、先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)

先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過了解、觀察、測(cè)試、分析，確認(rèn)通電后不會(huì)造成故障擴(kuò)大、發(fā)生事故后，方可給機(jī)床通電。在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。而對(duì)通電后會(huì)發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險(xiǎn)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(shí)無從下手時(shí)，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。

02

數(shù)控機(jī)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(jí)診斷或智能化方向發(fā)展。診斷能力的強(qiáng)弱也是評(píng)價(jià)CNC數(shù)控系統(tǒng)性能的一項(xiàng)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(dòng)診斷

起動(dòng)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(dòng)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(chǔ)器、I／O等單元模塊，以及MDI／CRT單元、紙帶閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。只有當(dāng)全部項(xiàng)目都確認(rèn)正確無誤之后，整個(gè)系統(tǒng)才能進(jìn)入正常運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。否則，將在CRT畫面或發(fā)光二極管用報(bào)警方式指示故障信息。此時(shí)起動(dòng)診斷過程不能結(jié)束，系統(tǒng)無法投入運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)時(shí)對(duì)CNC系統(tǒng)本身及CNC裝置相連的各個(gè)伺服單元、伺服電機(jī)、主軸伺服單元和主軸電動(dòng)機(jī)以及外部設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會(huì)停止。

在線診斷一般包括自診斷功能的狀態(tài)顯示有上千條，常以二進(jìn)制的0、1來顯示其狀態(tài)。對(duì)正邏輯來說，0表示斷開狀態(tài)，1表示接通狀態(tài)，借助狀態(tài)顯示可以判斷出故障發(fā)生的部位。常用的有接口狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)顯示，如利用I／O接口狀態(tài)顯示，再結(jié)合PLC梯形圖和強(qiáng)電控制線路圖，用推理法和排除法即可判斷出故障點(diǎn)所在的真正位置。故障信息大都以報(bào)警號(hào)形式出現(xiàn)。一般可分為以下幾大類：過熱報(bào)警類；系統(tǒng)報(bào)警類；存儲(chǔ)報(bào)警類；編程／設(shè)定類；伺服類；行程開關(guān)報(bào)警類；印刷線路板間的連接故障類。

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(cè)試裝置進(jìn)行停機(jī)（或脫機(jī)）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(gè)功能模塊、某部分電路，甚至某個(gè)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(jī)性價(jià)比的提高，近年來國外已將一些新的概念和方法成功地引用到診斷領(lǐng)域。

（1）通信診斷

也稱遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)通過連接進(jìn)行測(cè)試診斷。如西門子公司在CNC系統(tǒng)診斷中采用了這種診斷功能，用戶把CNC系統(tǒng)中專用的“通信接口"連接在普通電話線上，而兩門子公司維修中心的專用通迅診斷計(jì)算機(jī)的“數(shù)據(jù)電話"也連接到電話線路上，然后由計(jì)算機(jī)向CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測(cè)試數(shù)據(jù)輸回到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析并得出結(jié)論，隨后將診斷結(jié)論和處理辦法通知用戶。

通訊診斷系統(tǒng)還可為用戶作定期的預(yù)防性診斷，維修人員不必親臨現(xiàn)場(chǎng)，只需按預(yù)定的時(shí)間對(duì)機(jī)床作一系列運(yùn)行檢查，在維修中心分析診斷數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)存在的故障隱患，以便及早采取措施。當(dāng)然，這類CNC系統(tǒng)必須具備遠(yuǎn)程診斷接口及聯(lián)網(wǎng)功能。

（2）自修復(fù)系統(tǒng)

就是在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有備用模塊，在CNC系統(tǒng)的軟件中裝有自修復(fù)程序，當(dāng)該軟件在運(yùn)行時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)模塊有故障時(shí)，系統(tǒng)一方面將故障信息顯示在CRT上，同時(shí)自動(dòng)尋找是否有備用模塊，如有備用模塊，則系統(tǒng)能自動(dòng)使故障脫機(jī)，而接通備用模塊使系統(tǒng)能較快地進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這種方案適用于無人管理的自動(dòng)化工作場(chǎng)合。

需要注意的是：機(jī)床在實(shí)際使用中也有些故障既無報(bào)警，現(xiàn)象也不是很明顯，對(duì)這種情況，處理起來就不那樣簡單了。

另外有此設(shè)備出現(xiàn)故障后，不但無報(bào)警信息，而且缺乏有關(guān)維修所需的資料。對(duì)這類故障的診斷處理，必須根據(jù)具體情況仔細(xì)檢查，從現(xiàn)象的微小之處進(jìn)行分析，找出它的真正原因。要查清這類故障的原因，首先必須從各種表面現(xiàn)象中找山它的真實(shí)故障現(xiàn)象，再從確認(rèn)的故障現(xiàn)象中找出發(fā)生的原因。

全面地分析一個(gè)故障現(xiàn)象是決定判斷是否正確的重要因素。在查找故障原因前，首先必須了解以下情況：故障是在正常工作中出現(xiàn)還是剛開機(jī)就出現(xiàn)的；山現(xiàn)的次數(shù)是第一次還是已多次發(fā)生；確認(rèn)機(jī)床加工程序的正確性；是否有其他人

03

數(shù)控機(jī)床的常見故障排除方法

由于數(shù)控機(jī)床故障比較復(fù)雜，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對(duì)系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測(cè)試，往往是一個(gè)報(bào)警號(hào)指示出眾多的故障原因，使人難以入手。下面介紹維修人員任生產(chǎn)實(shí)踐中常用的排除故障方法。

1、直觀檢查法

直觀檢查法是維修人員根據(jù)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀察，確定故障范圍，可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊電路板上，然后再進(jìn)行排除。一般包括：

A。詢問：向故障現(xiàn)場(chǎng)人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果等；

B。目視：總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)，各電控裝置有無報(bào)警指示，局部查看有無保險(xiǎn)燒斷，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；

C。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)線的聯(lián)接狀況以及用手摸并輕搖元器件，尤其是大體積的阻容、半導(dǎo)體器件有無松動(dòng)之感，以此可檢查出一些斷腳、虛焊、接觸不良等故障；

D。通電：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(dòng)機(jī)和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。如果存在破壞性故障，必須排除后方可通電。

例：一臺(tái)數(shù)控加工中心在運(yùn)行一段時(shí)間后，CRT顯示器突然出現(xiàn)無顯示故障，而機(jī)床還可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。停機(jī)后再開又一切正常。觀察發(fā)現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每當(dāng)發(fā)生振動(dòng)時(shí)故障就可能發(fā)生。初步判斷是元件接觸不良。當(dāng)檢查顯示板時(shí)，CRT顯示突然消失。檢查發(fā)現(xiàn)有一晶振的兩個(gè)引腳均虛焊松動(dòng)。重新焊接后，故障消除。

2、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、撥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。

例：一臺(tái)數(shù)控車床當(dāng)按下自動(dòng)運(yùn)行鍵，微機(jī)拒不執(zhí)行加工程序，也不顯示故障自檢提示，顯示屏幕處于復(fù)位狀態(tài)（只顯示菜單）。有時(shí)手動(dòng)、編輯功能正常，檢查用戶程序、各種參數(shù)*正確；有時(shí)因記憶電池失效，更換記憶電池等，系統(tǒng)顯示某一方向尺寸超量或各方向的尺寸都超最（顯示尺寸超過機(jī)床實(shí)斤能加工的最大尺寸或超過系統(tǒng)能夠認(rèn)可的最大尺寸）。排除方法：采用初始化復(fù)位法使系統(tǒng)清零復(fù)位（一般要用特殊組合健或密碼）。

3、自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強(qiáng)的自診斷功能，并能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)。利用自診斷功能，能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間的接口信息的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控部分，并顯示出故障的大體部位（故障代碼）。

A。硬件報(bào)警指示：是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電氣裝置上的各種狀態(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；

B。軟件報(bào)警指示：系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示，依據(jù)顯示的報(bào)警號(hào)對(duì)照相應(yīng)的診斷說明手冊(cè)便可獲知可能的故障原因及排除方法。

4、功能程序測(cè)試法

功能程序測(cè)試法是將數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T、F功能用編程法編成一個(gè)功能試驗(yàn)程序，并存儲(chǔ)在相應(yīng)的介質(zhì)上，如紙帶和磁帶等。在故障診斷時(shí)運(yùn)行這個(gè)程序，可快速判定故障發(fā)生的可能起因。

功能程序測(cè)試法常應(yīng)用于以下場(chǎng)合：

A。機(jī)床加工造成廢品而一時(shí)無法確定是編程操作不當(dāng)、還是數(shù)控系統(tǒng)故障引起；

B。數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，一時(shí)難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性個(gè)好；

C。閑置時(shí)間較長的數(shù)控機(jī)床在投入使用前或?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時(shí)。

例：一臺(tái)FANUC9系統(tǒng)的立式銑床在自動(dòng)加工某一曲線零件時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，表面粗糙度極差。在運(yùn)行測(cè)試程序時(shí)，直線、圓弧插補(bǔ)時(shí)皆無爬行，由此確定原因在編程方面。對(duì)加工程序仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)該曲線由很多小段圓弧組成，而編程時(shí)又使用了正確定位外檢查C61指令之故。將程序中的G61取消，改用G64后，爬行現(xiàn)象消除。

5、備件替換法

用好的備件替換診斷出壞的線路板，即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電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)。并做相應(yīng)的初始化起動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作。盡最大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間，使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài)下進(jìn)行，還要仔細(xì)檢查線路板的版本、型號(hào)、各種標(biāo)記、跨接是否相同，若不一致則不能更換。拆線時(shí)應(yīng)做好標(biāo)志和記錄。

一般不要輕易更換CPU板、存儲(chǔ)器板及電地，否則有可能造成程序和機(jī)床參數(shù)的丟失，使故障擴(kuò)大。

例：一臺(tái)采用西門子SINUMERIKSYSTEM3系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，其PLC采川S5—130W／B，一次發(fā)生故障時(shí)，通過NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù)，在加工中不起作用，不能更改加上程序中R參數(shù)的數(shù)值。通過對(duì)NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析，認(rèn)為PLC的主板有問題，與另一臺(tái)機(jī)床的主板對(duì)換后，進(jìn)一步確定為PLC主板的問題。經(jīng)專業(yè)廠家維修，故障被排除。

6、交叉換位法

當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者個(gè)能確定是否是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(gè)板互換檢查，例如兩個(gè)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，不僅要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混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案，準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。

例：一臺(tái)數(shù)控車床出現(xiàn)X向進(jìn)給正常，Z向進(jìn)給出現(xiàn)振動(dòng)、噪音大、精度差，采用手動(dòng)和手搖脈沖進(jìn)給時(shí)也如此。觀察各驅(qū)動(dòng)板指示燈亮度及其變化基本正常，疑是Z軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其引線開路或Z軸機(jī)械故障。遂將Z軸電機(jī)引線換到X軸電機(jī)上，X軸電機(jī)運(yùn)行正常，說明Z軸電動(dòng)機(jī)引線正常；又將X軸電機(jī)引線換到Z軸電機(jī)上，故障依舊；可以斷定是Z軸電動(dòng)機(jī)故障或Z軸機(jī)械故障。測(cè)量電動(dòng)機(jī)引線，發(fā)現(xiàn)一相開路。修復(fù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，故障排除。

7、參數(shù)檢查法

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。發(fā)生故障時(shí)應(yīng)及時(shí)核對(duì)系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)一般存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的CMOSRAM中，一旦電池電量不足或由于外界的干擾等因素，使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無法正常工作。此時(shí)，可通過核對(duì)、修正參數(shù)，將故障排除。

例：一臺(tái)數(shù)控銑床上采用了測(cè)量循環(huán)系統(tǒng)，這一功能要求有一個(gè)背景存貯器，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)這一功能無法實(shí)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。

檢修技巧：有4種方法，常規(guī)檢查法、原理分析法、隔離法、交換法：

1 常規(guī)檢查法

在維修中首先采用的是依靠維修者感覺器官并借助于一些普通的儀器來尋找機(jī)床故障的方法。在出現(xiàn)故障時(shí)，先采用看、聽、嗅、摸等方法，由外向內(nèi)對(duì)下述進(jìn)行逐一檢查。

1）、檢查是否脫扣，熔斷器、線路板是否損壞，從crt上看油面高度等。

2）、檢查機(jī)械運(yùn)動(dòng)部位的接線及電纜。這些部位的接線易受力疲勞而斷裂。

3）、檢查接線端子、單元接插件等部件。這些部件容易出現(xiàn)虛焊、松動(dòng)、發(fā)熱、氧化或電化腐蝕而斷線或接觸不良。

4）檢查惡劣環(huán)境下工作的元器件。這些元器件容易受熱、受潮、受振動(dòng)、粘灰塵或油污而失效或老化。

5）、若操作人員動(dòng)過線路板，則還得檢查開關(guān)位置、電位器設(shè)定、短路選擇以及更改的線路是否與原線路相符等。并注意檢測(cè)故障發(fā)生時(shí)設(shè)備的振動(dòng)、聲音、氣味以及運(yùn)行溫度等是否正常。這種檢查很簡單，但非常必要。

2 原理分析法

它是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理，分析出各接點(diǎn)的電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），并利用、或邏輯分析儀等設(shè)備對(duì)其進(jìn)行測(cè)量、分析和比較，進(jìn)而對(duì)故障進(jìn)行系統(tǒng)檢查的一種方法。要采用這種方法，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各部分電路均有清楚、深入地了解才行。

“串聯(lián)"電路發(fā)生故障時(shí)，所有的元器件和連接線都可能是故障源。對(duì)較長的“串聯(lián)"電路，可從中間開始向兩個(gè)方向追蹤，直到找到故障單元為止。

3 隔離法

它是通過將控制電路斷開，從而縮小查找故障區(qū)域的一種方法。在機(jī)床維修時(shí)為了防止故障擴(kuò)大，需切斷某些部件的，也經(jīng)常采用此法。數(shù)控機(jī)床反饋復(fù)雜，在切斷某些控制電路時(shí)必須考慮到后果，禁止斷開保護(hù)電路。

4 交換法

對(duì)于兩個(gè)相同的線路，可以對(duì)它們進(jìn)行部分地交換試驗(yàn)。但是對(duì)數(shù)控機(jī)床來說，問題就沒有這么簡單。交換一個(gè)單元，一定要保證該單元所處大環(huán)節(jié)（即位置控制環(huán)）的完整性。否則，可能會(huì)使閉環(huán)受到破壞，保護(hù)環(huán)節(jié)失效，積分調(diào)節(jié)器輸入得不到平衡。