華中數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障診斷及維修

3/3華中數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障診斷及維修CNC系統(tǒng)的特點(diǎn)

CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，CNC數(shù)控是由軟件（存儲(chǔ)的程序）來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的。數(shù)控系統(tǒng)的特殊性主要由它的核心裝置——CNC裝置來(lái)體現(xiàn)的。而CNC裝置結(jié)構(gòu)包括了軟件結(jié)構(gòu)與硬件結(jié)構(gòu)。

CNC裝置的結(jié)構(gòu)由軟件結(jié)構(gòu)（管理軟件、控制軟件）和硬件結(jié)構(gòu)，其中硬件結(jié)構(gòu)分七個(gè)部分：CPU及總線(xiàn)（數(shù)據(jù)運(yùn)算、控制器）、存儲(chǔ)器（RAM、EPROM）、PLC裝置（邏輯程序、邏輯運(yùn)算）、I/O接口電路（I接口、O接口）、MDI/CRT接口、位置控制器、紙帶閱讀機(jī)

在數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)?shù)字電路中傳遞的數(shù)字信號(hào)：無(wú)論是工作指令信號(hào)、反饋信號(hào)，還是控制指令信號(hào)，大多是數(shù)字信號(hào)，也就是電脈沖信號(hào)。在具有大規(guī)模數(shù)字電路的CNC裝置中，信號(hào)輸入與輸出接口裝置上，及其信號(hào)連接與傳遞途徑中，傳送的多是電脈沖信號(hào)。這種電信號(hào)極易受電網(wǎng)或電磁場(chǎng)感應(yīng)脈沖的干擾。

CNC裝置的輸入與輸出信號(hào)原理：輸入電脈沖（來(lái)自光電閱讀機(jī)、錄音機(jī)、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器）通過(guò)CNC裝置輸出各種工作指令與控制信號(hào)然后經(jīng)過(guò)負(fù)反饋電脈沖傳送給伺服控制器和強(qiáng)電控制并點(diǎn)亮各種指示燈和報(bào)警顯示

CNC系統(tǒng)的主要故障

以CNC系統(tǒng)為研究對(duì)象，可按故障成因進(jìn)行分類(lèi)（即按CNC系統(tǒng)內(nèi)因與外因分類(lèi)方法）可以分為以下幾種：

按內(nèi)/外因的故障分類(lèi)有非關(guān)聯(lián)性故障（外因造成）和關(guān)聯(lián)性故障（內(nèi)因造成）非關(guān)聯(lián)性故障（外因造成）：

一：運(yùn)輸、安裝、調(diào)試不當(dāng)工作地環(huán)境不良非器件本身斷線(xiàn)虛焊、異物短路、接觸不良等的硬件性故障

二：電網(wǎng)電壓不穩(wěn)/突然停電/干擾突發(fā)性的欠壓/過(guò)壓/過(guò)流/熱損耗等

關(guān)聯(lián)性故障（內(nèi)因造成）：

一：固有性、重演性故障——在一定條件下必然發(fā)生、易找出規(guī)律來(lái)排除

二：隨機(jī)性、偶發(fā)性的故障——需反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能找出、難找

顯然，操作員與維修員的工作失誤，必然引發(fā)故障?！叭藶椤币蛩兀藫p壞性動(dòng)作外，一般造成的故障是“軟件故障”。所以，如果我們把人與機(jī)器視為“統(tǒng)一體”，那么把他們的失誤造成故障的成因也可看作是數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)因。

“電磁干擾”，表面上是外因，但是外因是通過(guò)內(nèi)因而起作用的。所以，分析時(shí)需要尋找數(shù)控系統(tǒng)的防干擾措施不完備而“未御敵于門(mén)外”的原因。

數(shù)控機(jī)床故障按發(fā)生性質(zhì)分類(lèi)分成主機(jī)故障和電氣故障。主機(jī)故障主要是發(fā)生于機(jī)床本體部分（機(jī)床側(cè)）的機(jī)械故障。電氣故障分成強(qiáng)電故障與弱電故障。強(qiáng)電故障，主要是指發(fā)生于機(jī)床側(cè)的電器器件及其組成電路故障。弱電故障是數(shù)控機(jī)床故障診斷的主要難點(diǎn)，存在于CNC裝置系統(tǒng)，可以分成硬件故障與軟件故障。

數(shù)控機(jī)床的主要故障類(lèi)型是電氣故障，主要是系統(tǒng)內(nèi)因所致。據(jù)統(tǒng)計(jì)：

約30%的故障來(lái)自于機(jī)床低壓電器。

占有較高故障率的故障來(lái)自于：檢測(cè)元件及其電路、浮躁的I/O電路、印刷電路板及其元器件

約占5%的“不明故障”是起因于被干擾的數(shù)字信號(hào)（或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)與參數(shù)）

約10%的故障起因于監(jiān)控程序、管理程序以及微程序等造成的軟件故障

新程序或機(jī)床調(diào)試階段，操作工失誤造成不少“軟件”故障

在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常將涉及操作失誤、電磁干擾造成數(shù)據(jù)或參數(shù)混亂，歸于“軟件”故障。所以，以后分析中也常將故障分成“硬性故障”和“軟性故障”。實(shí)際工作中，硬性故障泛指所有的低壓電器、電子元器件及其連接與線(xiàn)路故障。

CNC系統(tǒng)軟件故障纖細(xì)及其成因

CNC系統(tǒng)的常見(jiàn)軟件故障現(xiàn)象及其原因簡(jiǎn)單可歸納為以下幾點(diǎn)

A：一種故障現(xiàn)象可以有不同的成因。（例如鍵盤(pán)故障，參數(shù)設(shè)置與開(kāi)關(guān)都存在問(wèn)題可能。）

B：同中成因可以導(dǎo)致不同的故障現(xiàn)象。

C有些故障現(xiàn)象表現(xiàn)表面是軟件故障，而究其成因是，卻喲可能是硬件故障或干擾、人為因素所造成。

所以，查閱維修檔案與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查對(duì)于診斷分析是十分重要的。

CNC系統(tǒng)常見(jiàn)的軟件故障現(xiàn)象及其成因

有些軟件故障可以由系統(tǒng)自診斷后在CRT上顯示報(bào)警號(hào)、信息或內(nèi)容；但是有的軟件故障（例如多種故障并存現(xiàn)象）必須調(diào)用相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)診斷畫(huà)面，來(lái)獲得信息。

CNC硬件故障現(xiàn)象及其成因

通常為了方便起見(jiàn)，將電器件故障與硬件故障混合在一起，通稱(chēng)為硬件故障。所以在后面的分析中的“硬件故障”，是指CNC系統(tǒng)中電器與電子器件/線(xiàn)纜/線(xiàn)路板及其接插件/電氣裝置等故障?？赡芘c硬件故障相關(guān)的常見(jiàn)故障現(xiàn)象，歸納表下：

上表列出的故障現(xiàn)象中，有些故障現(xiàn)象表現(xiàn)為硬件不工作或工作不正常，而實(shí)際涉及的成因卻可能是軟性的或參數(shù)設(shè)置問(wèn)題。例如，有的是控制開(kāi)關(guān)位置不錯(cuò)置的操作失誤?？刂崎_(kāi)關(guān)不動(dòng)作可能是在參數(shù)設(shè)置為“0”狀態(tài)，而有的開(kāi)關(guān)位置正常（例如急停、機(jī)床鎖住與進(jìn)給保持開(kāi)關(guān)）可能在參數(shù)設(shè)置中為“1”狀態(tài)等。又如，伺服軸電機(jī)的高頻振動(dòng)就與電流環(huán)增益參數(shù)設(shè)置有關(guān)。再如，超程與不能回零可能是由于軟超程參數(shù)與參照點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)引起的。同樣，參數(shù)設(shè)置的失匹，可以造成機(jī)床的許多控制性故障。也就是說(shuō)，故障機(jī)理中的軟與硬經(jīng)常是“糾纏”在一起，給診斷工作與故障定位帶來(lái)困難。因此，“先軟后硬”，先檢查參數(shù)設(shè)置與相對(duì)硬件的實(shí)時(shí)狀態(tài)，將有助于判別軟件故障還是硬件故障。其實(shí)，“據(jù)理析象”就是基于分析、歸納與總結(jié)故障現(xiàn)象所有可能憐惜到的一切成因（故障機(jī)理）。

器件故障包括：低壓電器故障、傳感器故障、總線(xiàn)裝置故障、接口裝置故障、直流電源故障、控制器故障、調(diào)節(jié)器故障、伺服放大故障等。

器件故障的成因，可以歸為兩類(lèi)：

一類(lèi)是，器件功能喪失引起的功能故障（或稱(chēng)“硬性故障”）。一般采用靜態(tài)檢查，容易查出。其中又可以分成可恢復(fù)性的和不可恢復(fù)性的。器件本身硬性損壞，就是一種不可恢復(fù)的故障，必須換件。而接觸性、移位性、污染性、干擾性（例如散熱不良或電磁干擾）以及接線(xiàn)錯(cuò)誤等造成的故障就是可以恢復(fù)的。

另一類(lèi)是，器件的性能故障（或稱(chēng)“軟性故障”）。即器件的性能參數(shù)變化以致部分功能喪失。一般需要?jiǎng)討B(tài)檢查，比較難查。例如傳感器的松動(dòng)、振動(dòng)與噪聲、溫升、動(dòng)態(tài)誤差大、加工質(zhì)量差等。

CNC系統(tǒng)的自診斷

自診斷功能是數(shù)控系統(tǒng)的重要特點(diǎn)。

數(shù)控系統(tǒng)的自診斷技術(shù)，是指系統(tǒng)在運(yùn)行中，在基本不拆卸的情況下，即可掌握系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)信息，查明故障部位與原因，或預(yù)知系統(tǒng)劣化動(dòng)向，并給出對(duì)策的技術(shù)。

目前，CNC系統(tǒng)自診斷技術(shù)包括如下幾種類(lèi)型：

●狀態(tài)診斷機(jī)床在負(fù)載情況下主軸與進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

●動(dòng)作診斷診斷機(jī)床主軸、自動(dòng)換刀（ATC）裝置、工作臺(tái)自動(dòng)交換裝置（