《典型數(shù)控裝置的維修技術(shù)》系列專題講1

1、第一篇  日本FANUC公司數(shù)控裝置 第二章 有關(guān)維護(hù)的一般概念 第一節(jié) 系統(tǒng)的可靠性 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的利用率 第三節(jié) CNC系統(tǒng)的使用檢查 第四節(jié) 加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)工作 第一節(jié) 系統(tǒng)的可靠性     衡量系統(tǒng)可靠性的二個基本參數(shù)是故障頻次和相關(guān)運行時間。因此，通常用“平均無故障工作時間（MTBFMean Time Between Failures）”和“平均故障率（AFRAverage Failure Rate）”來作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)。所謂平均無故障工作時間，是指系統(tǒng)在可修復(fù)的相鄰兩次故障間能正常工作的時間的平均值。我國“機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)通用技術(shù)條件

2、”規(guī)定：數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品可靠性驗證用“平均無故障工作時間”作為衡量的指標(biāo)，具體數(shù)值應(yīng)在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中給出，但數(shù)控系統(tǒng)的最低可接受的MTBF不低于3000小時。有關(guān)資料顯示，世界上有些 CNC系統(tǒng)的MTBF已可達(dá)22000小時。     而FANUC公司的CNC系統(tǒng)，采用平均月故障率作為可靠性的主要指標(biāo)。詳見表2.l2。 表2.1-2 FANUC公司CNC系統(tǒng)平均故障率產(chǎn)品年代平均故障率（次/月）平均無故障率時間（月）70年代末 80年代中80年代末90年代初0.1 0.030.020.0110 3350100 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的利用率    

3、 數(shù)控機(jī)床的利用率低是我國機(jī)械加工行業(yè)的一個大問題，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)許多數(shù)控機(jī)床被閑置，開動率很低。為了提高數(shù)控機(jī)床的利用率，應(yīng)該合理安排加工工序，充分做好準(zhǔn)備工作，盡量減少數(shù)控機(jī)床的空等時間（如等待刀具、工裝夾具及加工程序等），凡是能在數(shù)控機(jī)床上加工的，都應(yīng)當(dāng)在其上加工，使數(shù)控機(jī)床的開動率能達(dá)到6070。     此外，還應(yīng)加強(qiáng)對有關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)。CNC系統(tǒng)具有技術(shù)密集和知識密集的特點，在一開始使用數(shù)控機(jī)床時，多是由于操作技術(shù)不熟練而發(fā)生機(jī)床故障。例如，某廠進(jìn)了一臺加工中心機(jī)床，在使用的第一年中共發(fā)生了16次停機(jī)較長的故障，究其原因，其中有7次故障是由于操作、保養(yǎng)

4、不當(dāng)引起的；3次是電源、機(jī)床電氣部分的故障；2次是機(jī)床調(diào)整不當(dāng)引起的；1次是CNC系統(tǒng)顯示出錯。由此可見，因操作、保養(yǎng)、調(diào)整不當(dāng)引起的故障占總故障次數(shù)的56.3，而CNC系統(tǒng)的故障只占25。因此，有必要對有關(guān)人員，這包括數(shù)控機(jī)床維修人員、加工零件編程人員、工藝編制人員以及生產(chǎn)調(diào)度、定額制定、生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理人員進(jìn)行各種各樣的技術(shù)培訓(xùn)。對一般人員只要普及數(shù)控技術(shù)知識、了解數(shù)控機(jī)床特點、利用數(shù)控機(jī)床加工過程的要領(lǐng)即可。而對數(shù)控系統(tǒng)操作人員、維護(hù)人員及編程人員則要進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。這既可以在廠內(nèi)現(xiàn)場培訓(xùn)，也可以到各個有關(guān)數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)中心進(jìn)行培訓(xùn)。要求這類專業(yè)人員具備熟練的操作技巧和快速理解加工程序的能

5、力，能對機(jī)床加工中出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行綜合判斷，分析影響加工質(zhì)量的因素并提出處理的對策；具備及時判斷小故障的起因及排除故障的能力；還應(yīng)具有較強(qiáng)的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德。     當(dāng)然，為了保證數(shù)控系統(tǒng)的開動率，還應(yīng)加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)工作，這包括兩個方面的內(nèi)容，一是日常維護(hù)，即預(yù)防性維修；二是一旦發(fā)生故障，應(yīng)及時修理，盡量縮短修理時間，盡快使數(shù)控系統(tǒng)投入使用。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)的使用檢查     為了避免數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生一些不必要的故障，操作人員在操作、使用數(shù)控系統(tǒng)以前，應(yīng)該詳細(xì)閱讀有關(guān)操作說明書，詳細(xì)了解所用數(shù)控系統(tǒng)的性能，熟練地掌握數(shù)控

6、系統(tǒng)和機(jī)床操作面板上各個開關(guān)的作用以及注意事項。一般說來，數(shù)控系統(tǒng)在通電前后應(yīng)進(jìn)行下述兩項檢查。 一、數(shù)控系統(tǒng)通電以前的檢查     為了能使數(shù)控系統(tǒng)正常工作，當(dāng)數(shù)控機(jī)床第一次安裝調(diào)試或在機(jī)床搬運后第一次通電運行之前，建議按下述順序?qū)?shù)控系統(tǒng)作一檢查：     確認(rèn)交流電源的規(guī)格（包括電源電壓、頻率及容量）是否符合CNC裝置規(guī)定的要求；認(rèn)真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機(jī)提供的連接手冊的要求，正確而可靠地連接；檢查CNC裝置內(nèi)的各個印刷線路板是否緊固，各個插頭有無松動；確認(rèn)CNC裝置內(nèi)的各個印刷線路板上的硬件設(shè)定是否符

7、合要求。這些硬件設(shè)定，包括各種短路棒和可調(diào)電位器。這些硬件設(shè)定在七、八十年代FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)中是很常見的。一般來說,機(jī)床生產(chǎn)廠在整臺數(shù)控機(jī)床出廠前，都已完成短路棒設(shè)定和電位器的調(diào)整，但為了安全起見，用戶還是需要確認(rèn)一次。特別是在機(jī)床經(jīng)搬遷之后的第一次通電，則更是需要根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)廠提供的資料一一予以確認(rèn)。但要注意一點，凡是FANUC公司數(shù)控系統(tǒng)在出廠時對某些電位器已用紅漆點封，一定不要自行調(diào)整，因為FANUC公司已用儀器對它們進(jìn)行過仔細(xì)調(diào)整。     只有經(jīng)過上述檢查，數(shù)控系統(tǒng)才能投入通電運行。 二、數(shù)控系統(tǒng)通電后的檢查   

8、0; 數(shù)控系統(tǒng)通電之后，還需要對它們作進(jìn)一步的檢查，以下幾點是必須要確認(rèn)的。這對第一次通電運行的數(shù)控系統(tǒng)尤為必要。     首先確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)相中各個風(fēng)扇是否運轉(zhuǎn)正常；確認(rèn)各個印刷線路板或模塊上的直流電源是否正常，各種電壓是否都在允許波動的范圍之內(nèi)；確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)的各種參數(shù)，包括系統(tǒng)參數(shù)、PLC參數(shù)、伺服的數(shù)字設(shè)定等應(yīng)符合隨機(jī)所帶的說明書上的要求；當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床一起聯(lián)機(jī)通電時，應(yīng)在接通電源的同時，作好按壓急停開關(guān)的準(zhǔn)備，以便出現(xiàn)緊急情況時隨時切斷電源。通過聯(lián)機(jī)通電，確認(rèn)各種電纜的連接是否正確。尤其是當(dāng)伺服電機(jī)的速度反饋信號線接反時，將會出現(xiàn)機(jī)床“飛車”現(xiàn)象，這時必須

9、立即切斷電源，以免造成對人身和設(shè)備的危害；用手動進(jìn)給以低速移動各個軸，觀察機(jī)床移動方向的顯示是否正確。然后讓各軸碰到各個方向的超程開關(guān)，用以檢查起程限位是否有效，數(shù)控系統(tǒng)是否在超程時發(fā)出報警；進(jìn)行幾次機(jī)床返回基準(zhǔn)點的操作。這是為了檢查數(shù)控機(jī)床是否具有返回基準(zhǔn)點的功能，以及每次返回基準(zhǔn)點的位置是否完全一致；數(shù)控系統(tǒng)的功能測試。按照數(shù)控系統(tǒng)的使用說明書，用手動或編制程序的方法來檢查該數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具備的功能。如定位，直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，螺旋線插補(bǔ)，自動加減速，M、S、T輔助機(jī)能，刀徑補(bǔ)償，刀長補(bǔ)償，螺距誤差補(bǔ)償，間隙補(bǔ)償，固定循環(huán)，鏡像功能，以及用戶宏程序等主要功能。 第四節(jié) 加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)工作

10、     數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長時間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機(jī)械部件如紙帶閱讀機(jī)更是如此，為了盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù)工作。具體的日常維護(hù)保養(yǎng)的要求，在有關(guān)數(shù)控系統(tǒng)的使用、維修說明書中都有明確的規(guī)定。概括起來，要注意以下幾個方面：   （l）制訂數(shù)控系統(tǒng)的日常維護(hù)的規(guī)章制度     根據(jù)各種部件的特點，確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清理（如CNC系統(tǒng)的輸入/輸出單元光電閱讀機(jī)清潔，檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是否潤滑良好等）

11、，哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電機(jī)電刷和換向器應(yīng)每月一次檢查）。   （2）應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門     因為在機(jī)加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末、一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印刷線路板或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印刷線路板的損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)能超負(fù)荷長期工作，采取打開數(shù)控柜的門來散熱，這是一種絕不可取的方法，最終導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此。應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，否則不允許隨時開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門。

12、  （3）定時清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)     應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個冷卻風(fēng)扇工作是否正常。應(yīng)視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多，需及時清理，否則將會引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度過高（一般不允許超過55），造成過熱報警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。   （4）數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出設(shè)備的定期維護(hù)     FANUC公司80年代的產(chǎn)品，絕大部分都帶有光電式紙帶閱讀機(jī)，如果讀帶部分被污染，將導(dǎo)致讀入信息出錯。為此，應(yīng)做到以下幾點：每天必須對光電閱讀機(jī)的表面（包括發(fā)光體和受光體），

13、紙帶壓板以及紙帶通道用蘸有酒精的紗布進(jìn)行擦拭；每周定時擦拭紙帶閱讀機(jī)的主動輪滾軸、壓緊滾軸以及導(dǎo)向滾軸等運動部件；每半年對導(dǎo)向滾軸、張緊臂滾軸等加注潤滑油一次；在使用紙帶閱讀機(jī)時，一旦使用完畢，就應(yīng)將裝有紙帶的閱讀機(jī)的小門關(guān)上防止塵土落入。   （5）定期檢查和更換直流電機(jī)電刷     80年代生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，大多使用直流伺服系統(tǒng)，電機(jī)電刷的過度磨損將會影響電機(jī)的性能，甚至造成電機(jī)損壞。為此，應(yīng)對電機(jī)電刷進(jìn)行定期檢查和更換，檢查周期隨機(jī)床使用頻繁度而定，一般為每半年或一年定期檢查一次。   （6）經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)電壓  

14、60;  FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，允許電網(wǎng)電壓在額定值的10到15的范圍內(nèi)波動。如果超出此范圍，就會造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件損壞。   （7）定期更換存儲器用電池     FANUC公司所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲器有二種：不需電池保持的磁泡存儲器；需要用電池保持的CMOS RAM器件，為了在數(shù)控系統(tǒng)不通電期間能保持存儲的內(nèi)容，內(nèi)部設(shè)有可充電電池維持電路。在數(shù)控系統(tǒng)通電時，由5V電源經(jīng)一個二極管向CMOS RAM供電，并對可充電電池進(jìn)行充電；當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)切斷電源時，則改為由電池供電來維持CMOS RAM內(nèi)的信息。在一

15、般情況下，即使電池尚未失效，也應(yīng)每年更換一次電池，以便確保系統(tǒng)能正常地工作。另外，一定要注意的是，電池的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進(jìn)行。   （8）數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護(hù)     為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機(jī)床應(yīng)滿負(fù)荷使用，而不要長期閑置不用。由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長期閑置不用時，為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以下二點：要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應(yīng)如此。在機(jī)床鎖住不動的情況下（即伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)），讓數(shù)控系統(tǒng)空運行。利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣，保證電子器件性能穩(wěn)定可靠。實踐證明，在空氣濕

16、度較大的地區(qū)，經(jīng)常通電是降低故障率的一個有效措施；。數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動和直流主軸伺服驅(qū)動時，應(yīng)將電刷從直流電機(jī)中取出，以免由于化學(xué)腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺電機(jī)損壞。   （9）備板的維護(hù)     印刷線路板長期不用容易出故障，因此，對所購的備板應(yīng)定期裝到數(shù)控系統(tǒng)中通電運行一段時間，以防損壞。   （10）做好維修前的準(zhǔn)備工作     為了能及時排除故障，應(yīng)在平時做好維修前的充分準(zhǔn)備。主要有三個方面：技術(shù)準(zhǔn)備。維修人員應(yīng)在平時充分了解系統(tǒng)的性能，為此，應(yīng)熟讀有關(guān)系統(tǒng)的操作說明書和維修說明書，掌握了解數(shù)控系統(tǒng)的框圖、結(jié)構(gòu)布置以及印刷線路板上可供檢測的測試點上正常的電平值或波形。維修人員應(yīng)妥善保存好效控系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試之后的系統(tǒng)參數(shù)文件和PLC參數(shù)文件，它們可以是參數(shù)表或參數(shù)紙帶。另外，隨機(jī)提供的PLC用戶程序、報警文件、用戶宏程序參數(shù)和刀具文件參數(shù)以及典型的零件程序、數(shù)控系統(tǒng)功能測試紙帶等都與機(jī)床的性能和使用有關(guān)，都應(yīng)妥善保存；工具準(zhǔn)備。維修工具只需準(zhǔn)備一些常用的儀器設(shè)備即可，如交流電壓表，直流