数控机床的保养与维修(2)

四．故障处置 

一旦CNC系统发生故障，系统操作人员应采取急停措施，停止系统运行，保护好现场。 

故障的表现 

①系统发生故障的工作方式 
工作方式有：Tape（纸带方式）、MDI（手动数据输入方式）、MEMORY（存储器方式）、EDIT（编辑）、HANDLE（手轮）、JOG（点动）方式。 
②MDI/DPL（手动数据输入/显示）。 
③系统状态显示有时系统发生故障时却没有报警，此时需要通过诊断画面观察系统所处的状态。 
④定位误差超差情况。 
⑤在CRT上的报警及报警号。 
⑥刀具轨迹出现误差时的速度。 

  故障的频繁程度 
①故障发生的时间及频率。 
②加工同类工件时，发生故障的概率。 
③故障发生的方式，判别是否与进给速度、换刀方式或是与螺纹切削有关。 
④出现故障的程序段。 

 故障的重复性 
①将引起故障的程序段重复执行多次进行观察，来考察故障的重复性。 
②将该程序段的编程值与系统内的实际数值进行比较，确认两者是否有差异。 
③本系统以前是否发生过同样故障？ 

 外界状况 
①环境温度。 
②周围的振动源。 
③系统的安装位置检查，出故障时是否受到阳光的直射等。 
④切削液、润滑油是否飞溅到了系统柜、系统柜里是否进水，受到水的浸渍（如暖气漏水）等。 
⑤输入电压调查，输入电源是否有波动、电压值等。 
⑥工厂内是否有使用大电流的装置。 
⑦近处是否存在干扰源。 
⑧附近是否正在修理或调试机床、安装了新机床等。 
⑨重复出现的故障是否与外界因素有关？ 

  有关操作情况 
①经过什么操作之后才发生的故障？ 
②机床的操作方式对吗？ 
③程序内是否包含有增量指令？ 

机床情况 
①机床调整状况。 
②机床在运输过程中是否发生振动？ 
③所用刀具的刀尖是否正常？ 
④换刀时是否设置了偏移量？ 
⑤间隙补偿给的是否恰当？ 
⑥机械另件是否随温度变化而变形？ 
⑦工件测量是否正确？ 

运转情况 
①在运转过程中是否改变过或调整过运转方式？ 
②机床侧是否处于报警状态？是否已作好运转准备？ 
③机床操作面板上的售率开关是否设定为“0”？ 
④机床是否处于锁住状态？ 
⑤系统是否处于急停状态？ 
⑥系统的保险丝是否烧断？ 
⑦机床操作面板上的方式选择开关设定是否正确？ 

机床和系统之间接线情况 
①电缆是否完整无损？ 
②交流电源线和系统内部电线是否分开安装？ 
③电源线和信号线是否分开走线？ 
④信号屏蔽线接地是否正确？ 
⑤继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器？ 

 CNC装置的外观检查 
①机柜。检查破损情况和是否是在打开柜门的状态下操作。 
②机柜内部。风扇电机工作是否正常？控制部分污染程序。 
③纸带阅读机。纸带阅读机是否有污物？ 
④电源单元。保险丝是否正常？ 
⑤电缆。电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？ 
⑥印刷线路板。印刷线路板数量有无缺损？ 
⑦MDI/CRT单元。 

有关穿孔纸带的检查 
①纸带阅读机天关是否正常？ 
②有关纸带操作的设定是否正确？ 
③纸带是否折、皱和存有污物？ 
④纸带的连接处正常否？ 
⑤纸带上的孔有无破损？ 
⑥这条纸带是否用过？ 
⑦使用的是黑色纸带还是其它颜色的纸带？

 
五．故障检查方法 

 直观法 

这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。 

自诊断功能法 
现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。 

功能程序测试法 
所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一较好的方法。 

交换法 
这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。 
在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换CNC装置的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系统用的磁泡存储器就需要进行这项工作），重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。又如更换FANUC公司的7系统的存储器板之后，需重新输入参数，并对存储器区进行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序输入，将产生60号报警（存储器容量不够）。有的CNC系统在更换了主板之后，带需进行一些特定的操作。如FNUC公司在FS—10系统，必须按一定的操作步骤，先输入9000～9031号选择参数，然后才能输入0000号至8010号的系统参数和PC参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。 

转移法 
所谓转移法就是将CNC系统中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是交换法的一种。因此，有关注意事项同交换法所述。 

  参数检查法 
众所周知，数控参数能直接影响数控机床的功能。参数通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOSRAM中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。 
另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气无件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。当然这些故障都是属于故障的范畴。７．测量比较法 
CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拨去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值。因为CNC系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。 

 敲击法 
当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于CNC系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。 

局部升温 
CNC系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来是好的器件烤坏。

原理分析法 
根据CNC系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的、较深的了解。 
除了以上常用的故障检查测试方法外，还有拔板法，电压拉偏法，开环检测法以及在上章中曾提出的诊断方法等多种。这些检查方法各有特点，按照不同的故障现象，可以同时选择几种方法灵活应用，对故障进行综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。  

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