數(shù)控機床是高度機電一體化的技術(shù)裝備，它與傳統(tǒng)的機械裝備相比，內(nèi)容上雖然也包括機械、電氣、液壓與氣動方面的故障，但就其維修和診斷方面的重要性來說，則是側(cè)重于電子系統(tǒng)、機械、液壓、氣動乃至光學等方面裝置的交節(jié)點上。由于數(shù)控系統(tǒng)種類繁多、結(jié)構(gòu)各異、形式多變，給測試和監(jiān)控帶來了許多困難。

　　所謂系統(tǒng)故障診斷技術(shù)，就是在系統(tǒng)運行中或基本不拆卸的情況下，即可掌握系統(tǒng)現(xiàn)行狀態(tài)的信息，查明產(chǎn)生故障部位和原因，或預知系統(tǒng)的異常和故障的動向，采取必要的措施和對策的技術(shù)。診斷的目的就是要確定故障的原因和部位，以便維修人員或操作人員盡快地進行故障的修復。

 

　　二、故障的分類

 

　�。ㄒ唬�從故障的起因分類

　　從故障的起因上看，數(shù)控系統(tǒng)故障分為關(guān)聯(lián)性和非關(guān)聯(lián)性故障。非關(guān)聯(lián)性故障是指與數(shù)控系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和制造無關(guān)的故障。故障的發(fā)生是由諸如運輸、安裝、撞擊等外部因素人為造成的。關(guān)聯(lián)性故障是指由于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)或性能等缺陷造成的故障。關(guān)聯(lián)性故障又分為固有性故障和隨機性故障。一般隨機性故障由于存在著較大的偶然性，給故障的診斷和排除帶來了較大的困難。

　�。ǘ�）從故障的時間分類

　　從故障出現(xiàn)的時間上看，數(shù)控系統(tǒng)故障又分為隨機故障和有規(guī)則故障。隨機故障的發(fā)生時間是隨機的。有規(guī)則故障的發(fā)生是指有一定的規(guī)律性。

　　（三）從故障的發(fā)生狀態(tài)分類

　　從故障發(fā)生的過程來看，數(shù)控系統(tǒng)故障又分為突然故障和漸變故障。突然故障是指數(shù)控系統(tǒng)在正常是使用過程中，事先并無任何故障征兆出現(xiàn)，而突然出現(xiàn)的故障。漸變故障是指數(shù)控系統(tǒng)在發(fā)生故障前的某一時期內(nèi)，已經(jīng)出現(xiàn)故障的征兆，數(shù)控機床還能夠正常使用，并不影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量。漸變故障與材料的磨損、腐蝕及蠕變等過程有密切的關(guān)系。

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　　從故障的影響程度來看，數(shù)控系統(tǒng)故障分為完全失效和部分失效故障。完全失效是指數(shù)控機床出現(xiàn)故障后，不能在進行正常加工工件，只有等故障排除后才能讓數(shù)控機床恢復正常工作的情況。部分失效是指數(shù)控機床喪失了某種或部分系統(tǒng)功能，而數(shù)控機床在不使用該部分功能的情況下，仍然能夠正常加工工件，這種故障就是部分失效故障。

　　（五）按故障的嚴重程度分類

　　從故障出現(xiàn)的嚴重程度上看，數(shù)控系統(tǒng)故障又分為危險性故障和安全性故障。危險性故障是指數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，機床安全保護系統(tǒng)在需要動作時因故障失去保護作用，造成了人身傷亡或機床故障。安全性故障是指機床安全保護系統(tǒng)在不需要動作時發(fā)生動作，引起機床不能啟動。

　�。�六）按故障的性質(zhì)分類

　　從故障發(fā)生的性質(zhì)上看，數(shù)控系統(tǒng)故障又分為軟件故障。硬件故障和干擾故障三種。其中，軟件故障是指由程序編制錯誤、機床操作失誤、參數(shù)設(shè)定不正確等引起的故障。軟件故障可通過認真消化、理解隨機資料、掌握正確的操作方法和編程方法，就可避免和消除。硬件故障是指由CNC電子元器件、潤滑系統(tǒng)、換刀系統(tǒng)、限位機構(gòu)、機床本體等硬件因素造成的故障。干擾故障則表現(xiàn)為內(nèi)部干擾和外部干擾，是指由于系統(tǒng)工藝、線路設(shè)計、點源地線配置不當?shù)纫约肮ぷ鳝h(huán)境的惡劣變化而產(chǎn)生的故障。

 

　　三、數(shù)控機床維修的重要性

 

　　數(shù)控機床是一種高投入的高效自動化機床。由于其投資比普通機床高的多，因此降低數(shù)控機床故障率，縮短故障修復時間，提高機床利用率是十分重要的工作。

　　任何一臺數(shù)控設(shè)備都是一種過程控制設(shè)備，它要求實時控制每一時刻都能準確無誤地工作。任何部分的故障和失效，都會使機床停機，從而造成生產(chǎn)的停頓，因而掌握和熟悉數(shù)控系統(tǒng)的工作原理、組成結(jié)構(gòu)是做好維修工作的基礎(chǔ)，并顯得十分重要。此外，尤其對引進的數(shù)控設(shè)備，大都花費了幾十萬甚至上千萬美元，在許多行業(yè)中，這些設(shè)備均處于關(guān)鍵工作崗位上的關(guān)鍵工序，若在出現(xiàn)故障后不能及時得到維修，將會給生產(chǎn)單位造成很大的損失。

　　雖然現(xiàn)年帶CNC系統(tǒng)的可靠性不斷提高，但在運行過程中因操作失誤，外部環(huán)境的變化等仍免不了出現(xiàn)故障。為此，數(shù)控機床應具有自診斷能力，能采取良好的故障顯示、檢測方法，及時發(fā)現(xiàn)并能很快確定故障部位和原因，令操作人員或維修人員及時排除故障，盡快恢復工作。

 

　　四、故障診斷常用的幾種檢查方法及維修實例

 

　　隨著人們對數(shù)控機床功能要求的提高，各種數(shù)控系統(tǒng)廠家也相繼開發(fā)出不通功能的數(shù)控系統(tǒng)來滿足人們的需要。各廠家的系統(tǒng)一般都采用人機對話形式，大都具有自診斷功能，這對維修人員提供了很大的幫助，但這些自診斷信息有時帶有很大的片面性。人們?nèi)舭创怂伎既〗鉀Q問題，有時會陷入死胡同，不利于解決問題。以下是常見的幾種檢查方法和我在工作中遇到的一些實際問題，僅供參考。

　�。ㄒ唬┏Ｒ�(guī)檢查法

　　外觀檢查是指依靠人的五官等感覺器官并借助于一些簡單的儀器來尋找機床故障的原因。這種方法在維修中是常用的，也是首先采用的。“先外后內(nèi)”的維修原則要求維修人員在遇到故障時應先采取看、聞、嗅等方法由外向內(nèi)逐一進行檢查。

 

1．數(shù)控銑床XKA5750同時出現(xiàn)

　　21612：通道1軸C正在運動時VDI信號“調(diào)節(jié)器使能”被復位

　　21612：通道1軸Z正在運動時VDI信號“調(diào)節(jié)器使能”被復位

　　700000：伺服未準備好

　　700042：Z軸抱閘未打開。

　　檢查伺服使能的外圍電路是否有虛接的地方，檢查是發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)模塊上663和9端子之間有短接線有些松動，然后又把電源模塊上的外接電線重新擰緊。下午繼續(xù)工作，結(jié)果到11日上午上班十分鐘后又出現(xiàn)報警，說明其他地方有問題。后檢查外圍電路發(fā)現(xiàn)伺服電機在伺服系統(tǒng)上的接線非常松，于是擰緊。其他外圍電路并未發(fā)現(xiàn)松動的地方，檢查的也是我們平時能夠想得到的地方。然后上電試車，報警消除。

　　2．數(shù)控車CAK6150D，出現(xiàn)當轉(zhuǎn)動主軸時配電柜內(nèi)斷路器跳閘，后檢查配電箱內(nèi)電路，發(fā)現(xiàn)KM1銜鐵處于半吸合狀態(tài)，于是更換接觸器，29日更換接觸器，故障依舊，后經(jīng)反復測量發(fā)現(xiàn)主軸電機相間電阻均為1.7Ω，而對地電阻幾乎為零。又將電機線U1、V1、W1合U1A、V1A、W1A脫開，各個動作均有，后拆下電機后，發(fā)現(xiàn)接線盤脫落，接線柱碰到了接線盒蓋，重新進行固定后試車，發(fā)現(xiàn)只有1、2檔，沒有3、4檔，于是進一步查電路，發(fā)現(xiàn)控制3、4檔的中間繼電器KA5.KA6、KA6.KA7均吸合，但KM1A并沒有吸合，檢查KM1A的線圈，發(fā)現(xiàn)它與KM1B線圈并聯(lián)，而此時KM1B已經(jīng)吸合，檢查KM1A線圈213線未接好，重新接上線后試車，機床故障排除。

　　3．數(shù)控車床CAK9006150Di，出現(xiàn)手動時刀架第二到第三把刀不能換刀，將因刀架誤差，將刀架拆開，從而把刀架編碼盤拆下，8月14日上午裝刀架編碼盤，調(diào)整上壓板到合適位置，達到任何一把刀都能隨意交換。裝上上蓋，再試就不行了，出現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動并且刀號顯示不完整，于是不知如何辦，把電工叫下來再拆開上蓋看，發(fā)現(xiàn)刀架編碼器上有鐵削，清理干凈后，故障排除。

　�。ǘ�）備件替換法

　　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都采用模塊化設(shè)計，電路的集成度越高，技術(shù)也就越來越復雜，按照常規(guī)檢查方法很難把故障定位在一個很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障用此方法可大大縮短維修時間，快速找到故障。

　　1．數(shù)控銑床XKA5750，在加工過程中顯示屏突然黑屏，但程序繼續(xù)運行直到零件加工完畢。整個系統(tǒng)再上電，顯示屏仍然黑屏，使能加不上。

    查找故障原因過程：

　　Ⅰ.打開操作面板后蓋，測量顯示器（OP031）電源輸入端，為直流24V。MMC103主板上數(shù)碼管顯示數(shù)字“8”。顯示屏黑屏，無文字顯示。但從顯示屏后面看屏幕四周邊緣有亮線，說明背景燈沒問題。

　�、�.進而測量電源模塊的輸出電壓為直流27V，但實際應為直流600V，使能燈不亮。后將電源模塊上9號端子和48號端子短接強制使能，上電后操作面板任何按鈕未動，使能燈亮起，但顯示屏仍然無顯示。

　�、�.經(jīng)分析OP031和MMC103故障可能性最大。將MMC103和OP031拆下，將另一臺設(shè)備上的與該模塊進行替換，發(fā)現(xiàn)電源模塊出現(xiàn)故障，立即更換電源，安裝新的電源問題顯示屏黑屏問題得到解決，隨即使能可以加上。

　　2．數(shù)控車床CAK13506150Di, X軸伺服電機震動，產(chǎn)生很大的噪音。曾懷疑是否是絲杠的原因，把電機拆下，即將電機和絲杠之間的聯(lián)軸器拆下，震動依然沒有消除。后又發(fā)現(xiàn)上電狀態(tài)下電機應該處于剎車狀態(tài)，但電機用手就可以盤動，于是又想是不是制動電阻有問題，將同一臺機床上的Z軸電制動電阻拆下?lián)Q到X軸上，重新上電仍然不行。于是想到把伺服電機拆下?lián)Q到另一臺好的機床上驗證一下伺服電機是否出現(xiàn)故障，將電機拆下?lián)Q到另一臺機床上發(fā)現(xiàn)可以正常工作，狀態(tài)非常平穩(wěn)，排除電機沒有問題（在23日曾經(jīng)試驗過一次出現(xiàn)過一次報警為電池電壓低），是不是伺服控制器出了問題，還是想用替換法試驗是否有問題，將X軸伺服控制器拆下?lián)Q到另一臺好的機床上上電出現(xiàn)報警，必須重新設(shè)置參考點，我們就按照說明書上所介紹的重新設(shè)置參考點的方法找回來參考點。但找到參考點以后機械坐標和相對坐標絕對坐標不一樣了，于是把1815.3和1815.4都改成1就可以了。當時我們在按照說明書設(shè)置參考點時發(fā)現(xiàn)兩位不能同時為1，故障排除。

　�。ㄈ�）參數(shù)檢查法

　　數(shù)控機床的參數(shù)是經(jīng)過一系列試驗、調(diào)整而獲得的重要數(shù)據(jù)。比如工作范圍、軸動態(tài)參數(shù)，數(shù)據(jù)需要根據(jù)具體的控制對象進行修改。

　　1．數(shù)控銑床XKA5750開機返參考點，X軸Y軸正常返參考點，而Z軸卻朝著相反的方向移動。手搖或直接按按鍵動作Z軸動作均正常，但設(shè)備無法返參考點，不能工作。于是看Z軸回零限位I32.2（常開）的狀態(tài)，果然不對（正常情況下應該為0），拆開限位斷電狀態(tài)下測量1L+和42的接線為接通狀態(tài)，實際應為斷開狀態(tài)，拆下線測量，發(fā)現(xiàn)常開點損壞。拆下線上電試驗，能夠正常返參考點，限位開關(guān)上有兩組多余的限位接線端子，將好的一組換過來，故障解除。

　　2．數(shù)控孔磨MK2115,出現(xiàn)70000報警，為砂輪冷卻水故障，在PLC輸入端子I32.7上接有砂輪水冷正常限位開關(guān)（接常開點）將接線拆下后測量限位開關(guān)觸點，使用的一組常開觸點損壞，將2L+和32.7兩根接線換到另一組觸點上，故障消除。

　�。ㄋ模�測量比較法

　　這種方法是利用印制線路板上預先設(shè)置的檢查用端子，確定該部分電路工作是否正常，甚至可在正常線路板上人為的制造一些故障，以判斷真正的故障原因。

　　數(shù)控銑床XKA5750出現(xiàn)25201報警，解釋為：主軸驅(qū)動故障，即上電后，按復位鍵就出現(xiàn)25201的報警，同時伴有SF指示燈紅燈亮起，打開配電柜后聞到有糊味，后發(fā)現(xiàn)連接在主軸風機上的浪涌吸收器被燒壞，將其拆下，檢查主軸電機沒問題，主軸斷路器QF5沒問題，再加電后，仍然聞到有糊味，檢查驅(qū)動模塊，通過監(jiān)測（用萬用表二極管檔）U、V、W與P600、M600判定有一管子被擊穿。拆下驅(qū)動模塊，拆開后發(fā)現(xiàn)一電阻被燒焦。其他地方未發(fā)現(xiàn)異常，將模塊進行維修，故障消除。

 

　　五、電氣部分的維護保養(yǎng)