如何解決數控機床實際操作(zuò)時出現的問題？（一）

如何解決數控機床實際操作(zuò)時出現的問題？(一）

     
　　故障分(fēn)析的方法 
一、常見故障及其分(fēn)類 
　　1.按故障發生的部位分(fēn)類 
    ⑴主機故障數控機床的主機通常指組成數控機床的機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等部分(fēn)。主機常見的故障主要有(yǒu)： 
　　1）因機械部件安(ān)裝(zhuāng)、調試、操作(zuò)使用(yòng)不當等原因引起的機械傳動故障 
　　2）因導軌、主軸等運動部件的幹涉、摩擦過大等原因引起的故障 
　　3）因機械零件的損壞、聯結不良等原因引起的故障，等等 
　　主機故障主要表現為(wèi)傳動噪聲大、加工(gōng)精(jīng)度差、運行阻力大、機械部件動作(zuò)不進行、機械部件損壞等等。潤滑不良、液壓、氣動系統的管路堵塞和密封不良，是主機發生故障的常見原因。數控機床的定期維護、保養．控制和根除“三漏”現象發生是減少主機部分(fēn)故障的重要措施。 
    ⑵電(diàn)氣控制系統故障從所使用(yòng)的元器件類型上．根據通常習慣，電(diàn)氣控制系統故障通常分(fēn)為(wèi)“弱電(diàn)”故障和“強電(diàn)”故障兩大類， 
　　“弱電(diàn)”部分(fēn)是指控制系統中(zhōng)以電(diàn)子元器件、集成電(diàn)路為(wèi)主的控制部分(fēn)。數控機床的弱電(diàn)部分(fēn)包括CNC、PLC、MDI/CRT以及伺服驅動單元、輸為(wèi)輸出單元等。 
　　“弱電(diàn)”故障又(yòu)有(yǒu)硬件故障與軟件故障之分(fēn)．硬件故障是指上述各部分(fēn)的集成電(diàn)路芯片、分(fēn)立電(diàn)子元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現的動作(zuò)出鍺、數據丢失等故障，常見的有(yǒu)．加工(gōng)程序出錯，系統程序和參數的改變或丢失，計算機運算出錯等。 
　　“強電(diàn)”部分(fēn)是指控制系統中(zhōng)的主回路或高壓、大功率回路中(zhōng)的繼電(diàn)器、接觸器、開關、熔斷器、電(diàn)源變壓器、電(diàn)動機、電(diàn)磁鐵、行程開關等電(diàn)氣元器件及其所組成的控制電(diàn)路。這部分(fēn)的故障雖然維修、診斷較為(wèi)方便，但由于它處于高壓、大電(diàn)流工(gōng)作(zuò)狀态，發生故障的幾率要高于“弱電(diàn)”部分(fēn)．必須引起維修人員的足夠的重視。 
　　 
　　2．按故障的性質(zhì)分(fēn)類 
　　⑴确定性故障确定性故障是指控制系統主機中(zhōng)的硬件損壞或隻要滿足一定的條件，數控機床必然會發生的故障。這一類故障現象在數控機床上最為(wèi)常見，但由于它具(jù)有(yǒu)一定的規律，因此也給維修帶來了方便确定性故障具(jù)有(yǒu)不可(kě)恢複性，故障一旦發生，如不對其進行維修處理(lǐ)，機床不會自動恢複正常．但隻要找出發生故障的根本原因，維修完成後機床立即可(kě)以恢複正常。正确的使用(yòng)與精(jīng)心維護是杜絕或避免故障發生的重要措施。 
　　⑵随機性故障随機性故障是指數控機床在工(gōng)作(zuò)過程中(zhōng)偶然發生的故障此類故障的發生原因較隐蔽，很(hěn)難找出其規律性，故常稱之為(wèi)“軟故障”，随機性故障的原因分(fēn)析與故障診斷比較困難，一般而言，故障的發生往往與部件的安(ān)裝(zhuāng)質(zhì)量、參數的設定、元器件的品質(zhì)、軟件設計不完善、工(gōng)作(zuò)環境的影響等諸多(duō)因素有(yǒu)關． 
　　随機性故障有(yǒu)可(kě)恢複性，故障發生後，通過重新(xīn)開機等措施，機床通常可(kě)恢複正常，但在運行過程中(zhōng)，又(yòu)可(kě)能(néng)發生同樣的故障。 
　　加強數控系統的維護檢查，确保電(diàn)氣箱的密封，可(kě)靠的安(ān)裝(zhuāng)、連接，正确的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發生的重要措施。 
　　 
　　3．按故障的指示形式分(fēn)類 
　　⑴有(yǒu)報帶顯示的故障數控機床的故障顯示可(kě)分(fēn)為(wèi)指示燈顯示與顯示器顯示兩種情況： 
　　1）指示燈顯示報警指示燈顯示報警是指通過控制系統各單元上的狀态指示燈（一般由LED發光管或小(xiǎo)型指示燈組成）顯示的報警．根據數控系統的狀态指示燈，即使在顯示器故障時，仍可(kě)大緻分(fēn)析判斷出故障發生的部位與性質(zhì)，因此．在維修、排除故障過程中(zhōng)應認真檢杳這些狀态指示燈的狀态。 
　　2）顯示器顯示報警．顯示器顯示報警是指可(kě)以通過CNC顯示器顯示出報警号和報警信息的報警。由于數控系統一般都具(jù)有(yǒu)較強的自診斷功能(néng)，如果系統的診斷軟件以及顯示電(diàn)路工(gōng)作(zuò)正常，一旦系統出現故障，可(kě)以在顯示器上以報警号及文(wén)本的形式顯示故障信息。數控系統能(néng)進行顯示的報警少則幾十種，多(duō)則上千種，它是故障診斷的重要信息。在顯示器顯示報警中(zhōng)，又(yòu)可(kě)分(fēn)為(wèi)NC的報警和PLC的報等兩類。前者為(wèi)數控生産(chǎn)廠家設置的故降顯示．它可(kě)對照系統的“維修手冊”，來确定可(kě)能(néng)産(chǎn)生該故障的原因。後者是由數控機床生産(chǎn)廠家設置的PLC報警信息文(wén)本，屬于機床側的故降顯示。它可(kě)對照機床生産(chǎn)廠家所提供的“機床維修手冊”中(zhōng)的有(yǒu)關内容．确定故障所産(chǎn)生的原因。 
　　⑵無報警顯示的故障這類故障發生時．機床與系統均無報警顯示，其分(fēn)析診斷難度通常較大．需要通過仔細、認真的分(fēn)析判斷才能(néng)予以确認。特别是對于一些早期的數控系統，由于系統本身的診斷功能(néng)不強，或無PLC報警信息文(wén)本，出現無報警顯示的故障情祝則更多(duō)． 
　　對于無報警顯示故障，通常要具(jù)體(tǐ)情況具(jù)體(tǐ)分(fēn)析，根據故障發生前後的變化．進行分(fēn)析判斷，原理(lǐ)分(fēn)析法與PLC程序分(fēn)析法是解決無報警顯示故障的主要方法． 
　　 
　　4．按故障産(chǎn)生的原因分(fēn)類 
　　⑴數控機床自身故障這類故障的發生是由于數控機床自身的原因所引起的，與外部使用(yòng)環境條件無關．數控機床所發生的極大多(duō)數故障均屬此類故障。  
    ⑵數控機床外部故障這類故障是由于外部原因所造成的。供電(diàn)電(diàn)壓過低、過高，波動過大：電(diàn)源相序不正确或三相輸入電(diàn)壓的不平衡；環境溫度過高：有(yǒu)害氣體(tǐ)、潮氣、粉塵授入：外來振動和幹擾等都是引起故障的原因。 
　　此外，人為(wèi)因素也是造成數控機床故障的外部原因之一，據有(yǒu)關資料統計，首次使用(yòng)數控機床或由不熟練工(gōng)人來操作(zuò)數控機床，在使用(yòng)的第一年，操作(zuò)不當所造成的外部故障要占機床總故障的三分(fēn)之一以上。 
　　除上述常見故障分(fēn)類方法外，還有(yǒu)其他(tā)多(duō)種不同的分(fēn)類方法。如：按故障發生時有(yǒu)無破壞性．可(kě)分(fēn)為(wèi)破壞性故障和非破壞性故障兩種．按故障發生與需要維修的具(jù)體(tǐ)功能(néng)部位．可(kě)分(fēn)為(wèi)數控裝(zhuāng)置故障，進給伺服系統故障，主軸驅動系統故障，白動換刀(dāo)系統故障等等，這一分(fēn)類方法在維修時常用(yòng)． 
　　 
二、故障分(fēn)析的基本方法 
　　故障分(fēn)析是進行數控機床維修的第一步，通過故障分(fēn)析，一方面可(kě)以迅速查明故障原因排除故障：同時也可(kě)以起到預防故障的發生與擴大的作(zuò)用(yòng)。一般來說，數控機床的故障分(fēn)析主要方法有(yǒu)以下幾種， 
　　⑴常規分(fēn)析法常規分(fēn)析法是對數控機床的機、電(diàn)、液等部分(fēn)進行的常規檢查，以此來判斷故障發生原因的一種方法。在數控機床上常規分(fēn)析法通常包括以下内容： 
　　1）檢查電(diàn)源的規格（包括電(diàn)壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求 
　　2）檢查CNC伺服驅動、主軸驅動、電(diàn)動機、輸入／輸出信号的連接是否正确、可(kě)靠 
　　3）檢查CNC伺服驅動等裝(zhuāng)置内的印刷電(diàn)路闆是否安(ān)裝(zhuāng)牢固，接插部位是否有(yǒu)松動 
　　4）檢查CNC伺服驅動，主軸驅動等部分(fēn)的設定端、電(diàn)位器的設定、調整是否正确 
　　5）檢查液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求 
　　6）檢查電(diàn)器元件、機械部件是否有(yǒu)明顯的損壞，等等 
　　⑵動作(zuò)分(fēn)析法動作(zuò)分(fēn)析法是通過觀察、監視機床實際動作(zuò)，判定動作(zuò)不良部位并由此來追溯故障根源的一種方法。 
　　一般來說，數控機床采用(yòng)液壓、氣動控制的部位如：自動換刀(dāo)裝(zhuāng)置、交換工(gōng)作(zuò)台裝(zhuāng)置、夾具(jù)與傳輸裝(zhuāng)置等均可(kě)以通過動作(zuò)診斷來判定故障原因。 
　　⑶狀态分(fēn)析法狀态分(fēn)析法是通過監測執行元件的工(gōng)作(zuò)狀态，判定故障原因的一種方法，這一方法在數控機床維修過程中(zhōng)使用(yòng)最廣。 
　　在現代數控系統中(zhōng)伺服進給系統、主軸驅動系統、電(diàn)源模塊等部件的主要參數都可(kě)以進行動态、靜态檢測，這些參數包括：輸入／輸出電(diàn)壓，輸入／輸出電(diàn)流，給定／實際轉速、位置實際的負載的晴況等。此外，數控系統全部輸入／輸出信号包括内部繼電(diàn)器、定時器等的狀态，亦可(kě)以通過數控系統的診斷參數予以檢查通過狀态分(fēn)析法，可(kě)以在無儀器、設備的情況下根據系統的内部狀态迅速找到故障的原因，在數控機床維修過程中(zhōng)使用(yòng)最廣，維修人員必須熟練掌握。 
　　⑷操作(zuò)、編程分(fēn)析法操作(zuò)、編程分(fēn)析法是通過某些特殊的操作(zuò)或編制專門的測試程序段，确認故障原因的一種方法。如通過手動單步執行自動換刀(dāo)、自動交換工(gōng)作(zuò)台動作(zuò)，執行單一功能(néng)的加工(gōng)指令等方法進行動作(zuò)與功能(néng)的檢測。通過這種方法，可(kě)以具(jù)體(tǐ)判定故障發生的原因與部件，檢查程序編制的正确性。 
　　⑸系統自診斷法數控系統的自診斷是利用(yòng)系統内部自診斷程序或專用(yòng)的診斷軟件，對系統内部的關鍵硬件以及系統的控制軟件進行自我診斷、測試的診斷方法。它主要包括開機自診斷、在線(xiàn)監控與脫機測試這一個方面内容（詳見下述） 
　　 
三、CNC的故障自診斷 
　　1．開機自診斷 
　　所謂開機自診斷是指數控系統通電(diàn)時，由系統内部診斷程序自動執行的診斷，它類似于計算機的開機診斷。 
　　開機自診斷可(kě)以對系統中(zhōng)的關鍵硬件，如：CPU、存儲器、I/O單元、CRT/MDI單元，紙帶閱讀機、軟驅等裝(zhuāng)置進行自動檢查；确定指定設備的安(ān)裝(zhuāng)、連接狀态與性能(néng)：部分(fēn)系統還能(néng)對某些重要的芯片，如：PAM、ROM、專用(yòng)LSI等進行診斷。數控系統的自診斷在開機時進行，隻有(yǒu)當全部項日都被确認無誤後，才能(néng)進入正常運行狀态。 
　　診斷的時間決定十數控系統一般隻需數秒(miǎo)鍾，但有(yǒu)的需要幾分(fēn)鍾。開機自診斷一般按規定的步驟進行，以FANUC公(gōng)司的FANUCII系統為(wèi)例診斷程序的執行過程中(zhōng)，系統主闆上的七段顯示按9→8→7→6→5→4→3→2→1的順序變化，相應的檢查内容為(wèi)： 
　　9―對CPU進行複位，開始執行診斷指令： 
　　8―進行ROM測試，表示ROM檢查出錯時，顯示器變為(wèi)b； 
　　7―對RAM清零，系統對RAM中(zhōng)的内容進行清除，為(wèi)正常運行作(zuò)好準備； 
　　6一對BAC（總線(xiàn)随機控制）芯片進行初始化。此時，若顯示變為(wèi)A，說明主闆與CRT之間的傳輸出了差錯；變為(wèi)C，表示連接錯誤：變為(wèi)F，表示I/O闆或連接電(diàn)纜不良：變為(wèi)H,表示所用(yòng)的連接單元識别号不對；顯示小(xiǎo)寫字母c表示光纜傳輸出錯；顯示J，表示PLC或接口轉換電(diàn)路不良等等。 
　　5―對MDI單元進行檢查 
　　4―對CRT單元進行初始化 
　　3―顯示CRT的初始畫面，如：軟件版本号、系列号等。此時若顯示變成L，表明PLC的控制軟件存在問題：變為(wèi)O，則表示系統未能(néng)通過初始化，控制軟件存在問題： 
　　2―表示已完成系統的初始化工(gōng)作(zuò)； 
　　1―表示系統已可(kě)以正常運轉此時若顯示變為(wèi)E表示系統的主闆或ROM闆，或CNC控制軟件有(yǒu)故障。 
　　在一般清況下CRT初始化完成後，若其他(tā)部分(fēn)存在故障，CRT即可(kě)以顯示出報警信息。 
　　 
　　2．在線(xiàn)監控 
　　在線(xiàn)監控可(kě)以分(fēn)為(wèi)CNC内部程序監控與通過外部設備監控兩種形式CNC内部程序監控是通過系統内部程序，對各部分(fēn)狀态進行自動診斷、檢查和監視的種方法。在線(xiàn)監控範圍包括CNC本身以及與CNC相連的伺服單元、伺服電(diàn)動機、主軸伺服單元、主軸電(diàn)動機、外部設備等。在線(xiàn)監控在系統工(gōng)作(zuò)過程中(zhōng)始終生效。 
　　數控系統内部程序監控包括接口信号顯示、内部狀态顯示和故障顯示三方面。 
　　⑴接口信号顯示它可(kě)以顯示CNC和PLC、CNC和機床之間的全部接口信号的現行狀态。 
　　指不數字輸入／輸出信号的通斷清祝，幫助分(fēn)析故障。維修時必須了解CNC和PLC、CNC和機床之間各信号所代表的意義，以及信号産(chǎn)生撤消應具(jù)備的各種條件才能(néng)進行相應檢查。數控系統生産(chǎn)廠家所提供的“功能(néng)說明書’、“連接說明書”以及機床生産(chǎn)廠家提供的“機床電(diàn)氣原理(lǐ)圖”是進行以上狀态檢查的技(jì )術指南。 
　　⑵内部狀态顯示一般來說利用(yòng)内部狀态顯不功能(néng)，可(kě)以顯示以下幾方面的内容： 
　　1）造成循環指令（加工(gōng)程序）不執行的外部原因。如：CNC系統是否處于“到位檢查”中(zhōng)：是否處于“機床鎖住”狀态：是否處于“等待速度到達”信号接通：在主軸每轉進給編程時是否等待“位置編碼器”的測量信号；在螺紋切削時，是否處于等待‘主軸I轉信号”進給速度倍率是否設定為(wèi)0%，等等。 
　　2）複位狀态顯示，指示系統是否處于“急停”狀态或是“外部複位”信号接通狀态。 
　　3）TH報警狀态顯示。它可(kě)以顯示出報警時的紙帶錯誤孔的位置。 
　　4）存儲器内容以及磁泡存儲器異常狀态的顯示。 
　　5）位置跟随誤差的顯示。 
　　6）伺服駱動部分(fēn)的控制信息顯示 
　　7）編碼器、光栅等位置測量元件的輸入脈沖顯示等等 
　　⑶故障信息顯示在數控系統中(zhōng)，故障信息一般以“報警顯示”的形式在CRT進行顯示。報警顯示的内容根據數控系統的不同有(yǒu)所區(qū)别。這些信息大都以“報警号”，加文(wén)本的形式出現，具(jù)體(tǐ)内容以及排除方法在數控系統生産(chǎn)廠家提供的“維修說明書”上可(kě)以查閱。 
　　通過外部設備監控是指采用(yòng)計算機、PLC編程器等設備，對數控機床的各部分(fēn)狀态進行自動診斷、檢查和監視的一種方法。如：通過計算機、PLC編程器對PLC程序以梯形圖、功能(néng)圖的形式進行動态檢測，它可(kě)以在機床生産(chǎn)廠家未提供PLC程序時，進行PLC程序的閱動态波形顯示等内容，通常也需要借助必要的在線(xiàn)監控設備進行。 
　　随着計算機網絡技(jì )術的發展，作(zuò)為(wèi)外部設備在線(xiàn)監控的一種，通過網絡聯接進行的遠(yuǎn)程診斷技(jì )術正在進一步普及、完善。通過網絡，數控系統生産(chǎn)廠家可(kě)以直接對其生産(chǎn)的産(chǎn)品在現場的工(gōng)作(zuò)情況進行檢測、監控，及時解決系統中(zhōng)所出現的問題，為(wèi)現場維修人員提供指導和幫助。 
　　 
　　3．脫機測試 
　　脫機測試亦稱“離線(xiàn)診斷”，它是将數控系統與機床脫離後，對數控系統本身進行的測試與檢查。通過脫機測試可(kě)以對系統的故障作(zuò)進一步的定位，力求把故障範圍縮到最小(xiǎo)。如：通過對印制線(xiàn)路闆的脫機測試，可(kě)以将故障範圍定位到印制電(diàn)路闆的某部分(fēn)甚至某個芯片或器件，這對印制電(diàn)路闆的修複是I分(fēn)必要的。數控系統的脫機測試需要專用(yòng)診斷軟件或專用(yòng)測試裝(zhuāng)置，因此，它隻能(néng)在數控系統的生産(chǎn)廠家或專門的維修部門進行。 
　　随着計算機技(jì )術的發展，現代CNC的離線(xiàn)診斷軟件正在逐步與CNC控制軟件一體(tǐ)化有(yǒu)的系統已将“專家系統”引入故障診斷中(zhōng)。通過這樣的軟件，操作(zuò)者隻要在CRT/MDI上作(zuò)一些簡單的會話操作(zuò)，即可(kě)診斷出CNC系統或機床的故障。