數(shù)控機(jī)床維修

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1、數(shù)控機(jī)床的維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 說明：本標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)以及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行歸納總結(jié)，如有不全面之處，則需要后續(xù)修訂。 一．故障的分類 根據(jù)機(jī)床部件、故障性質(zhì)以及故障原因等對(duì)常見故障作如下分類。 1 數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的部件分類 : ① 機(jī)械故障：數(shù)控機(jī)床的主體部分，主要包括機(jī)械、潤(rùn)滑、冷卻、排屑、液壓、氣動(dòng)與防護(hù)等裝置常見的主機(jī)故障有：因機(jī)械安裝、調(diào)試、實(shí)際操作使用不當(dāng)?shù)纫鸬臋C(jī)械傳動(dòng)故障與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)摩擦過大故障。故障表現(xiàn)為傳動(dòng)噪聲大，加工精度差，運(yùn)行阻力大。 ②電氣故障：分弱電故障和強(qiáng)電故障 弱電部分主要指CNC裝置、PLC控制器、CRT顯示器以及伺服單元、輸

2、入輸出裝置等電路 , 這部分又有硬件故障與軟件故障之分。硬件故障主要指上述各裝置的印刷電路板上的集成電路芯片、分離元件、接插件以及外部連接組件 等發(fā)生的故障。 強(qiáng)電部分是指繼電器、接觸器、開關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、行程開關(guān)等電器元件以及所組成的電路。 2 數(shù)控機(jī)床發(fā)生的故障的性質(zhì)分類 : ①系統(tǒng)故障：通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設(shè)定的限度, 工作中的數(shù)控機(jī)床必然會(huì)發(fā)生故障。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(shí) , 必然會(huì)發(fā)生液壓系統(tǒng)故障報(bào)警使系統(tǒng)斷電停機(jī) ②隨機(jī)性故障：通常是指數(shù)控機(jī)床在同樣條件下工作時(shí)只偶然發(fā)生一次或兩次的

3、故障。這類故障的發(fā)生往往與安裝質(zhì)量、組件排列、參數(shù)設(shè)定元器件的質(zhì)量、操作失誤、維護(hù)不當(dāng)以及工作環(huán)境影響等因素有關(guān)，例如：接插件與連接組件因疏忽未加鎖定，印刷電路板上的元件松動(dòng)變形或焊點(diǎn)虛脫，繼電器觸點(diǎn)，各類開關(guān)觸點(diǎn)因污染銹蝕以及直流電動(dòng)機(jī)電刷不良等造成的接觸不可靠等。 3 報(bào)警發(fā)生后有無報(bào)警顯示分類： ①有報(bào)警顯示的故障：這類故障可分為硬件報(bào)警顯示與軟件報(bào)警顯示兩種。 Ⅰ硬件報(bào)警顯示的故障，通常是指各單元裝置的警示等（一般由LED發(fā)光管或小型指示燈組成）的指示。 Ⅱ軟件報(bào)警顯示故障，通常是指在CRT上顯示出來的報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息，由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能，一旦檢測(cè)到故障，即按故

4、障的級(jí)別進(jìn)行處理，同時(shí)在CRT上以報(bào)警號(hào)形式顯示該故障信息。 ②無報(bào)警顯示的故障：例如：機(jī)床通電后，在手動(dòng)方式或自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)X軸出現(xiàn)爬行，無任何報(bào)警顯示。 4 故障發(fā)生的原因分類 ： ①數(shù)控機(jī)床自身故障：這類故障發(fā)生是由于數(shù)控機(jī)床自身的原因引起的，與外部使用條件無關(guān)。 ②數(shù)控機(jī)床外部故障：這類故障是由外部原因造成的。例如：數(shù)控機(jī)床的供電電壓過低，波動(dòng)過大，相序不對(duì)或三相電壓不平衡；周圍環(huán)境溫度過高，有害氣體、潮氣、粉塵侵入等。 ③按故障發(fā)生時(shí)有無破壞性來分，可分為破壞性故障和非破壞性故障；按故障發(fā)生的部位分，可分為數(shù)控裝置故障，進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障，主軸系統(tǒng)故障，刀架、刀庫、工

5、作臺(tái)故障等。 二．故障的診斷原則 在故障檢測(cè)過程中，應(yīng)充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，如系統(tǒng)的開機(jī)診斷，運(yùn)行診斷，PLC的監(jiān)控功能。同時(shí)在檢測(cè)故障過程中還應(yīng)掌握以下原則： ⑴先外部后內(nèi)部。數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先用望、聽、聞等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。 ⑵先機(jī)械后電氣。先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的維修中，首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動(dòng)液壓部分是否正常等。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械的故障。 ⑶先靜后動(dòng)。維修人員本身要做到先靜后動(dòng)，不可盲目動(dòng)手，應(yīng)先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，閱讀機(jī)床說

6、明書，圖紙資料，進(jìn)行分析后，才可動(dòng)手查找和處理故障。 ⑷先公用后專用。只有先解決影響一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。 ⑸先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。應(yīng)首先解決容易的問題，后解決難度較大的問題，常常在解決簡(jiǎn)單故障過程中，難度大的問題也可變得容易，或者在排除簡(jiǎn)易故障時(shí)受到啟發(fā)，對(duì)復(fù)雜的故障的認(rèn)識(shí)更為清晰，從而也有了解決辦法。 ⑹先一般后特殊。在排除某一故障時(shí)，要首先考慮最常見的可能原因，然后在分析很少發(fā)生的特殊原因。 三．故障的診斷步驟 當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，從管理的角度，應(yīng)使操作者停止機(jī)床運(yùn)行、保留現(xiàn)場(chǎng)、除非系統(tǒng)電氣嚴(yán)重的故障（如短路，元件燒毀）都不應(yīng)切斷機(jī)床的電源。由維修人員

7、到現(xiàn)場(chǎng)分析機(jī)床當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)故障進(jìn)行確認(rèn)，在此過程中應(yīng)注意以下的故障信息： ⑴故障發(fā)生時(shí)報(bào)警號(hào)和報(bào)警提示是什么？哪些指示燈和發(fā)光管指示了什么報(bào)警？ ⑵如無報(bào)警，系統(tǒng)處于何種狀態(tài)？系統(tǒng)的工作方式診斷結(jié)果是什么？ ⑶故障發(fā)生在哪一個(gè)程序段？執(zhí)行何種指令？故障發(fā)生前進(jìn)行了何種操作？ ⑷故障發(fā)生在何種速度下？軸處于什么位置？與指令的誤差量有多大？ ⑸以前是否發(fā)生過類似故障？現(xiàn)場(chǎng)有無異?，F(xiàn)象？故障是否重復(fù)發(fā)生？ ⑹有無其他偶然因素，如突然停電，外線電壓波動(dòng)較大，某部位進(jìn)水等。 在調(diào)查故障現(xiàn)象，掌握第一手材料的基礎(chǔ)上分析故障的起因，故障分析可采用歸納法和演繹法。歸納法是從故

8、障原因出發(fā)尋找其功能聯(lián)系，調(diào)查原因?qū)Y(jié)果的影響，即根據(jù)可能產(chǎn)生該故障的原因分析，看其最后是否與故障現(xiàn)象相符來確定故障點(diǎn)。演繹法是從所發(fā)生的故障現(xiàn)象出發(fā)，對(duì)故障原因進(jìn)行分割式的分析方法。即從故障現(xiàn)象開始，根據(jù)故障機(jī)理，列出可能產(chǎn)生該故障的原因；然后對(duì)這些原因逐點(diǎn)進(jìn)行分析，排除不正確的原因，最后確定故障點(diǎn)。 四．故障的診斷方法 ⑴觀察檢查法：它指檢查機(jī)床的硬件的外觀，特性連接等直觀及易測(cè)的部分，檢查軟件的參數(shù)數(shù)據(jù)等。 ⑵PLC程序法：借助PLC程序分析機(jī)床故障，這要求維修人員必須掌握數(shù)控機(jī)床的PLC程序的基本指令和功能指令及接口信號(hào)的含義。 ⑶接口信號(hào)法：要求維修人員掌握數(shù)控系統(tǒng)的接

9、口信號(hào)含義及功能，PLC和NC信號(hào)交換的知識(shí)。 ⑷試探交換法：適用對(duì)某單元，模塊進(jìn)行故障判斷時(shí)，要求維修人員確定插拔這些單元和模塊可能造成的后果（如參數(shù)丟失等），事先采取措施，確定更換部件的設(shè)定，交換后應(yīng)將設(shè)定設(shè)置的與交換前一致。 五．利用PLC進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的故障檢測(cè) 1．與PLC有關(guān)的故障的特點(diǎn) ⑴與PLC有關(guān)的故障首先確認(rèn)PLC的運(yùn)行狀態(tài)，判斷是自動(dòng)運(yùn)行方式還是停止方式在PLC正常運(yùn)行情況下，分析與PLC相關(guān)的故障時(shí)，應(yīng)先定位不正常的輸出結(jié)果，定位了不正常的結(jié)果即故障查找的開始。 ⑶大多數(shù)有關(guān)PLC的故障是外圍接口信號(hào)故障，所以在維修時(shí)，只要PLC有些部分控制的動(dòng)作正常，都不

10、應(yīng)該懷疑PLC程序。如果通過診斷確認(rèn)運(yùn)算程序有輸出，而PLC的物理接口沒有輸出，則為硬件接口電路故障。 ⑷硬件故障多于軟件故障，例如當(dāng)程序執(zhí)行M07(冷卻液開) ，而機(jī)床無此動(dòng)作，大多是由外部信號(hào)不滿足，或執(zhí)行元件故障，而不是CNC與PLC接口信號(hào)的故障 2．PLC有關(guān)故障檢測(cè)的思路和方法 ⑴根據(jù)故障號(hào)診斷故障 機(jī)床廠家編制的動(dòng)作順序，以及報(bào)警文本，對(duì)控制過程進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常情況，會(huì)發(fā)出相應(yīng)報(bào)警。 例：曲軸線西拐磨床，出現(xiàn)F164報(bào)警：LUBoilresover EMPTY。 查閱報(bào)警信息為潤(rùn)滑油箱沒有油。于是檢查潤(rùn)滑油箱內(nèi)的液面，已看不到油位，同時(shí)觀察到油位檢測(cè)開關(guān)

11、E11.5亮紅燈。 處理方法：給潤(rùn)滑油箱加油。加油后故障消失。 ⑵根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障 數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作都是按照一定的順序來完成的，因此，觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過程，比較正常和故障時(shí)的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障的原因。 例：曲軸線40序車?yán)袝r(shí)報(bào)警359. 故障現(xiàn)象：報(bào)警359：P NO ENABLE. 查說明書報(bào)警的意思為P軸無使能。 分析P軸的動(dòng)作條件：P軸移動(dòng)是為了托住曲軸的第二和第四主軸徑，以使曲軸在加工時(shí)受力均勻。P軸要移動(dòng)必須是在松開的狀態(tài)下，觀察PLC的輸入狀態(tài)，找到中心架松開到位為的輸入點(diǎn)S3055指示燈不亮，打開中心架護(hù)板檢查，發(fā)現(xiàn)此開關(guān)稍有松動(dòng)，致使感應(yīng)

12、間隙過大而無法獲得松開信號(hào)。 ⑶根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障 數(shù)控機(jī)床的PLC程序是按照控制對(duì)象的控制原理來設(shè)計(jì)的，通過對(duì)控制對(duì)象的工作原理的分析，結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)來檢查。 ⑷根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷 許多故障都會(huì)在PLC的I/O接口這個(gè)通道來反映出來。 ⑸通過梯形圖診斷故障 根據(jù)PLC的梯形圖來分析和診斷故障是解決數(shù)控機(jī)床外圍故障的基本方法。 例：曲軸線東拐磨床無法運(yùn)行L88程序，觀察屏幕有報(bào)警700023，修整潤(rùn)滑壓力故障。 觀察梯形圖，潤(rùn)滑壓力檢測(cè)開關(guān)I11.6如果常開會(huì)觸發(fā)M510.1，如果常閉會(huì)觸發(fā)M510.2，M510.1和M510.2無論

13、誰被觸發(fā)，都會(huì)阻止NC1的運(yùn)行，因此也就不能運(yùn)行L88。將潤(rùn)滑問題解決后，壓力開關(guān)按照固定的頻率閃亮，就不會(huì)出現(xiàn)此報(bào)警，L88就可以正常運(yùn)行了。 ⑹動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障 要做好用PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)要注意以下幾點(diǎn) ： ①了解機(jī)床各組成部分檢測(cè)開關(guān)的安裝位置，如加工中心的刀庫、機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)刀架和尾架，機(jī)床的氣、液壓系統(tǒng)中的限位開關(guān)、接近開關(guān)和壓力開關(guān)等，弄清檢測(cè)開關(guān)作為PLC輸入信號(hào)的標(biāo)志。 ②了解執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等，弄清對(duì)應(yīng)的PLC輸出信號(hào)標(biāo)志。 ③了解各種條件標(biāo)志，如起動(dòng)、停止、限位、夾緊和放松等標(biāo)志信號(hào)。 ④

14、借助必要的診斷功能，必要時(shí)用編程器跟蹤梯形圖的動(dòng)態(tài)變化，搞清故障原因，根據(jù)機(jī)床的工作原理做出診斷。 六．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的軟件故障及維修 1．系統(tǒng)的軟件故障及維修 ⑴數(shù)控機(jī)床停機(jī)故障多數(shù)是由軟件錯(cuò)誤、參數(shù)丟失或操作不當(dāng)引發(fā)的。 ⑵檢查軟件可以避免拆卸機(jī)床而引發(fā)的許多麻煩。軟件故障只要把相應(yīng)的軟件內(nèi)容恢復(fù)正常之后，就可排除。所以說軟件故障也稱為可恢復(fù)性故障。 Ⅰ軟件配置 以西門子系統(tǒng)為例說明系統(tǒng)軟件的配置?？偟膩碚f系統(tǒng)軟件包括三部分： ①數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家研制的啟動(dòng)芯片、基本系統(tǒng)程序、加工循環(huán)、測(cè)量循環(huán)等。 ②由機(jī)床廠家編制的針對(duì)具體機(jī)床所用的NC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC機(jī)床程序、P

15、LC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC報(bào)警文本。 ③由機(jī)床用戶編制的加工主程序、加工子程序、刀具補(bǔ)償參數(shù)、零點(diǎn)偏置參數(shù)、R參數(shù)等組成。 Ⅱ軟件故障發(fā)生的原因 ①誤操作：在調(diào)試用戶程序或修改機(jī)床參數(shù)時(shí)，操作者刪除或更改了軟件內(nèi)容或參數(shù)，從而造成軟件故障。 ②供電電池電壓不足：為RAM供電的電池電壓經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用后，電池電壓降低到監(jiān)測(cè)電壓以下，或在停電情況下拔下為RAM供電的電池、電池電路斷路或短路、電池電路接觸不良等都會(huì)造成RAM得不到維持電壓，從而使系統(tǒng)丟失軟件和參數(shù) 。這里要特別注意以下幾點(diǎn)： ①應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期閑置不用的數(shù)控機(jī)床定期開機(jī)，以防電池長(zhǎng)期得不到充電，造成機(jī)床 軟件丟失，實(shí)際上機(jī)床開機(jī)

16、也是對(duì)電池充電的過程。 ②當(dāng)為RAM供電電池出現(xiàn)電量不足報(bào)警時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新電池。 ③干擾信號(hào)引起軟件故障，有時(shí)電源的波動(dòng)及干擾脈沖會(huì)竄入數(shù)控系統(tǒng)總線，引起時(shí)序錯(cuò)誤或造成數(shù)控裝置停止運(yùn)行等。 ④軟件死循環(huán)，運(yùn)行復(fù)雜程序或進(jìn)行大量計(jì)算時(shí)，有時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)死循環(huán)，引起系統(tǒng)中斷，造成軟件故障。 ⑤操作不規(guī)范，這里指操作者違反了機(jī)床操作的規(guī)程，從而造成機(jī)床報(bào)警或停機(jī)現(xiàn)象。 ⑥用戶程序出錯(cuò)，由于用戶程序中出現(xiàn)語法錯(cuò)誤、非法數(shù)據(jù)，運(yùn)行或輸入中出現(xiàn)故障報(bào)警等現(xiàn)象。 Ⅲ軟件故障的排除 ①對(duì)于軟件丟失或參數(shù)變化造成的運(yùn)行異常、程序中斷、停機(jī)故障，可采取對(duì)數(shù)據(jù)程序更改或清除重新再輸入來恢

17、復(fù)系統(tǒng)的正常工作。 ②對(duì)于程序運(yùn)行或數(shù)據(jù)處理中發(fā)生中斷而造成的停機(jī)故障，可采用硬件復(fù)位或關(guān)掉數(shù)控機(jī)床總電源開關(guān)，然后再重新開機(jī)的方法排除故障。 ③NC復(fù)位、PLC復(fù)位能使后繼操作重新開始，而不會(huì)破壞有關(guān)軟件和正常處理的結(jié)果，以消除報(bào)警。亦可采用清除法，但對(duì)NC、PLC采用清除法時(shí)，可能會(huì)使數(shù)據(jù)全部丟失，應(yīng)注意保護(hù)不想清除的數(shù)據(jù)。 ④開關(guān)系統(tǒng)電源是清除軟件故障的常用方法，但在出現(xiàn)故障報(bào)警或開關(guān)機(jī)之前一定要將報(bào)警的內(nèi)容記錄下來，以便排除故障。 2．系統(tǒng)的硬件及維修 ⑴常規(guī)檢查 外觀檢查 系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先進(jìn)行外觀檢查。 ①連接端及接插件檢查 ②惡劣環(huán)境下工作的元器

18、件檢查 ③易損部位的元器件檢查 ④定期保養(yǎng)的部件及元器件的檢查 ⑤電源電壓檢查 ⑵故障現(xiàn)象分析法 故障分析是尋找故障的特征。組織機(jī)械、電子技術(shù)人員及操作者會(huì)診，捕捉出現(xiàn)故障時(shí)機(jī)器的異?，F(xiàn)象，分析產(chǎn)品檢驗(yàn)結(jié)果及儀器記錄的內(nèi)容，必要（會(huì)出現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)刻的現(xiàn)象）和可能（設(shè)備還可以運(yùn)行到這種故障再現(xiàn)而無危險(xiǎn)）時(shí)可以讓故障再現(xiàn)，經(jīng)過分析可能找到故障規(guī)律和線索。 ⑶面板顯示與指示燈顯示分析法 面板顯示器可把大部分被監(jiān)控的故障識(shí)別結(jié)果以報(bào)警的方式給出。對(duì)于各個(gè)具體的故障，系統(tǒng)有固定的報(bào)警號(hào)和文字顯示給予提示。 ⑷系統(tǒng)分析法 判斷系統(tǒng)存在故障的部位時(shí)，可對(duì)控制系統(tǒng)方框圖中的

19、各方框單獨(dú)考慮。根據(jù)每一方框的功能，將方框劃分為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的單元。在對(duì)具體單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)了解不透徹的情況下，可不管單元內(nèi)容如何，只考慮其輸入和輸出。 ⑸信號(hào)追蹤法 信號(hào)追蹤法是指按照控制系統(tǒng)方框圖從前往后或從后向前地檢查有關(guān)信號(hào)的有無、 性質(zhì)、大小及不同運(yùn)行方式的狀態(tài)，與正常情況比較，看有什么差異或是否符合邏輯。 ⑹靜態(tài)測(cè)量法 靜態(tài)測(cè)量法主要使用萬用表測(cè)量元器件的在線電阻及晶體管上的PN結(jié)電壓；用晶體管測(cè)試儀檢查集成電路塊等元件的好壞。 ⑺動(dòng)態(tài)測(cè)量法 動(dòng)態(tài)測(cè)量法是通過直觀檢查和靜態(tài)測(cè)量后，根據(jù)電路原理圖印制電路板上加上必要的交直流電壓、同步電壓和輸入信號(hào)，然后用萬用表、示波器等對(duì)電路板的輸出電壓、電流及波形等全面診斷并排除故障。動(dòng)態(tài)測(cè)量有：電壓測(cè)量法、電流測(cè)量法及信號(hào)注入及波形觀察法。