機電設(shè)備安裝與維修課件：數(shù)控機床的維修-數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修概述

機電設(shè)備安裝與維修

數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修概述

數(shù)控系統(tǒng)維修的基本概念I(lǐng)II數(shù)控系統(tǒng)常見故障的處理III數(shù)控系統(tǒng)常見故障的診斷（一）數(shù)控機床的利用率問題數(shù)控機床是一種高效率的自動化機床，大多用來加工重要的零件，不允許加工中途出故障，而且數(shù)控機床價格昂貴，因此開動率是很高的，為了充分發(fā)揮它的效率，一般多是晝夜運行。為了提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率，應(yīng)該合理安排加工工序，充分作好準(zhǔn)備工作，盡量減少數(shù)控機床的空閑等待時間（如等待刀具、夾具及加工程序等）。為此，要加強對有關(guān)人員的技術(shù)培訓(xùn)和加強維修工作。數(shù)控系統(tǒng)的維修包括兩個方面的含義：一是日常維護，即預(yù)防性維修；二是一旦發(fā)生故障，應(yīng)盡量縮短維修時間，使數(shù)控機床投入使用。數(shù)控系統(tǒng)維修的基本概念嚴(yán)格地說，每臺數(shù)控機床長時間工作后都要損壞的，但是延長元器件的工作壽命，延長機械部件的磨損周期，防止意外惡性事故的發(fā)生，爭取機床能長時間工作是日常對機床進行預(yù)防性維護保養(yǎng)的宗旨。

任何一臺數(shù)控機床要想長期連續(xù)可靠地工作，除了機床自身的質(zhì)量之外，必然與使用者平時的正確維護保養(yǎng)、及時排除故障和及時修理有關(guān)，做好這些工作，是充分發(fā)揮設(shè)備效能的基本保證。對維修人員技術(shù)要求要高于操作者。典型的數(shù)控系統(tǒng)硬件的連接（二）數(shù)控系統(tǒng)維修人員和維修器具1.專業(yè)人員要求（1）具備熟練的操作技巧和快速理解加工程序的能力，能對機床加工中出現(xiàn)的各種情況進行綜合判斷，分析影響加工質(zhì)量的因素并提出處理對策；（2）具備及時判斷小故障所在和排除故障的能力;（3）具備較強的實驗?zāi)芰蛣邮帜芰Γ唬?）具備CNC系統(tǒng)方面的知識，掌握機床電氣控制、機械結(jié)構(gòu)、加工工藝等知識；（5）具有較強的責(zé)任感和良好的職業(yè)道德。2.維修用器具（1）交流電壓表,用于測量交流電源電壓；（2）直流電壓表,用于測量直流電源電壓；（3）萬用表（四位半數(shù)字式和指針式各一套）；（4）示波器；（5）相序表；（6）邏輯分析儀；（7）“十”字頭螺絲刀和“一”字頭螺絲刀，大、中、小各種規(guī)格各一套；（8）化學(xué)用品。清潔液和潤滑油等；（9）完整的資料、手冊、線路圖及維修說明書（包括數(shù)控系統(tǒng)操作說明）、PLC說明書與用戶程序清單、伺服驅(qū)動系統(tǒng)說明書等（三）數(shù)控系統(tǒng)的日常維護1.數(shù)控拒、機床電器柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)每天檢查檢查各電柜的冷卻風(fēng)扇工作是否正常，風(fēng)道過濾器有否堵塞。

如果工作不正?；蜻^濾器灰塵過多，會引起柜內(nèi)溫度過高而使系統(tǒng)不能可靠工作，甚至引起過熱報警。一般來說，每半年或每三個月應(yīng)檢查清理一次，具體視車間環(huán)境狀況而定。2.應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和電氣柜柜門加工車間空氣中飄浮的灰塵、油霧和金屬粉末落或腐蝕氣體等在印刷線路板和電子部件上容易造成元器件間絕緣電阻下降，從而出現(xiàn)故障，甚至使元器件及印刷線路板損壞。

因此除非進行必要的調(diào)整和維修，否則不允許隨便開啟柜門，更不允許加工時敞開柜門。另外電加工設(shè)備產(chǎn)生的粉末灰塵較大，如果這些設(shè)備與數(shù)控機床距贏較近，應(yīng)采取必要的通風(fēng)吸塵措施，以防其灰塵、粉末到處散落。3.定期檢查和清掃直流伺服電機

直流伺服電機旋轉(zhuǎn)時，電刷會與換向器摩擦而逐漸磨損。而電刷的過度磨損會影響電機的工作性能，甚至損壞，所以必須定期檢查電刷。4.應(yīng)使數(shù)控機床有一個良好的工作環(huán)境

工作環(huán)境不良也能造成系統(tǒng)不能正常工作。供電電壓的波動不能太大（按規(guī)定數(shù)控系統(tǒng)允許電網(wǎng)在額定值的±10%范圍內(nèi)波動），要并避免突然停電等瞬間干擾問題，以免造成數(shù)控系統(tǒng)元器件損壞，因此需要經(jīng)常監(jiān)視電網(wǎng)電壓，采用專線供電或增設(shè)穩(wěn)壓裝置等。數(shù)控機床和熱處理用的中頻感應(yīng)爐不能在同一供電線路上，因為中頻感應(yīng)爐將會干擾數(shù)控機床的正常運行，因此，這兩種設(shè)備必須從變電室處分別供電。數(shù)控設(shè)備應(yīng)遠離振動大的設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備，以免振動導(dǎo)致連接松動或者接觸不良等問題5.定期更換存儲用電池一般數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)對CMOSRAM存儲器件設(shè)有可充電電池維護電路，以保證系統(tǒng)不通電期間能保持其存儲器的內(nèi)容。

在一般情況下，即使尚未失效，也應(yīng)每年更換一次，以確保系統(tǒng)正常工作。電他的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進行，以防更換時RAM內(nèi)信息丟失。6.備用電路板的維護備用的印制電路板長期不用時，應(yīng)定期插到數(shù)控系統(tǒng)中通電運行一段時間，以防損壞。7.數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機床應(yīng)滿負荷使用，而不要長期閑且不用。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，需注意以下兩點：（1）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。在機床鎖住不動（即伺服電動機不轉(zhuǎn)）的情況下，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，保證電子元器件性能穩(wěn)定可靠。（2）如果數(shù)控機床閑置不動達半年以上，應(yīng)將電刷從直流電機中取出，以免由于化學(xué)作用使換向器表面腐蝕引起換向性能變壞，甚至損壞整臺電機。8.數(shù)控系統(tǒng)的預(yù)防性維護預(yù)防性維護的目的是為了降低故障率，其工作內(nèi)容主要包括下列幾方面的工作：（1）為每臺數(shù)控機床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員。（2）針對每臺機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)程，建立工作與維修檔案。（3）對每臺數(shù)控機床建立日常維護保養(yǎng)計劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容（如坐標(biāo)軸傳動系統(tǒng)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項溫度控制，平衙系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風(fēng)狀況等）、各功能部件和元器件的保養(yǎng)周期（每日、每月、半年或不定期）。（一）故障處理數(shù)控（CNC）系統(tǒng)發(fā)生故障除了少量自診斷顯示故障原因外，大部分故障都是以綜合故障出現(xiàn)。因此不能很快確定故障原因，必須做好充分的調(diào)查和檢查。1.操作者職責(zé)：

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障，操作人員又不能將故障排除時，應(yīng)及時通知維修人員，并保存好現(xiàn)場，同時，操作人員應(yīng)對故障做詳細的記錄。記錄的內(nèi)容包括:（1）故障的種類：數(shù)控系統(tǒng)狀態(tài)顯示的內(nèi)容，CRT的報警號，機械機構(gòu)動作是否正常，定位誤差是否過大，刀具軌跡是否正常，輔助機能是否正常。（2）故障的出現(xiàn)頻率：何時發(fā)生，發(fā)生了幾次，周邊設(shè)備此時的狀態(tài)；加工同類工件時出故障的幾率如何？在加工程序的哪一段出現(xiàn)的故障，故障是否在特定方式下產(chǎn)生。（3）系統(tǒng)的輸入電壓情況：電壓是否有波動，設(shè)備周邊是否有大電流設(shè)備在使用。數(shù)控系統(tǒng)常見故障的處理2.維修者職責(zé)（1）操作者問詢：與操作者進行細致的交流，確認故障前后記錄內(nèi)容的真實情況；以及操作是否有誤操作等情況。（2）機床狀態(tài)檢查：系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)，保險絲是否燒斷，機床是否調(diào)整到位，加工參數(shù)設(shè)置是否正確，運轉(zhuǎn)過程中是否有異常的振動，機床的部件是否有變形發(fā)生，電纜與壓力管線是否正常，有無明顯的破損泄漏情況。（3）設(shè)備周邊檢查:數(shù)控系統(tǒng)溫度是否過高，是否有劇烈的溫度變化，電控柜內(nèi)過濾器潔凈程度，周圍是否有振動源，數(shù)控系統(tǒng)是否受到陽光長時間直射。（4）接口情況檢查：信號線與動力線是否分開走線，屏蔽線的聯(lián)結(jié)是否正確、牢固，電控柜內(nèi)插接件的聯(lián)結(jié)是否牢固可靠等。（5）設(shè)備外圍檢查：最近是否修理或調(diào)整過機床，最近是否修理或調(diào)試過強電柜，最近是否修理過數(shù)控系統(tǒng)，附近是否安裝了新機床，其他數(shù)控設(shè)備是否也出現(xiàn)同樣故障？使用者是否調(diào)整過數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)以前是否發(fā)生過同樣的故障。如果車間維修人員不能自行排出數(shù)控系統(tǒng)的故障，則應(yīng)將上述記錄的故障現(xiàn)象和數(shù)控系統(tǒng)的狀態(tài)通知專業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)維修人員。（6）運轉(zhuǎn)情況檢查：系統(tǒng)是否處于報警狀態(tài),機床運轉(zhuǎn)Ready狀態(tài)所需的條件是否都滿足,機床運行過程中是否更改過或調(diào)整過方式,方式選擇開關(guān)是否設(shè)置正確，速度倍率開關(guān)是否設(shè)置正確，機床是否處于鎖住狀態(tài)，進給保持按鈕是否處于正確狀態(tài)等。（7）系統(tǒng)程序檢查：是否新編的程序，程序是否正確，故障是否發(fā)生在某一特定程序段，故障是否發(fā)生在子程序中。（8）故障重復(fù)性檢查：若系數(shù)控統(tǒng)故障為非破壞性故障則可重復(fù)執(zhí)行出現(xiàn)故障的程序段，觀察故障的重復(fù)性；判斷重復(fù)出現(xiàn)的故障是否與外界因素有關(guān)。（9）故障修復(fù)：根據(jù)故障診斷結(jié)果調(diào)整、修改系統(tǒng)參數(shù)和程序，復(fù)位機床中間繼電器和各傳感器的狀態(tài)，修復(fù)更換破損電纜或壓力管路，緊固接口插接件和屏蔽線纜，修理或更換產(chǎn)生故障的元器件，更換庫存的驅(qū)動元器件或電機等配件。1.故障判斷原則：

數(shù)控（CNC）系統(tǒng)發(fā)生故障是指CNC系統(tǒng)喪失了規(guī)定功能。CNC系統(tǒng)發(fā)生故障，往往是同一現(xiàn)象、同一報警號卻可以有多種起因，甚至有的故障根源在機床上，但現(xiàn)象卻反映在系統(tǒng)上。所以在查找故障的起因時思路要開闊，無論是CNC系統(tǒng)、機床電氣，還是機械、液壓，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面的列出來，然后進行綜合判斷和優(yōu)化選擇，確定最有可能的原因，通過必要的試驗，達到確診和排除故障的目的。2.故障的分類（1）從過程分，有突然故障和漸變故障兩種；（2）從性能上分，有完全失效和部分失效的分別；（3）從使用角度分，可分為誤用故障和本質(zhì)故障兩類；（4）從時間上分，有早期故障、偶然故障和耗損故障三階段，此三個階段構(gòu)成了有名的“浴盆曲線”，即第一階段和第二階段（早期階段和耗損階段）故障率高，而中間階段故障率低；數(shù)控系統(tǒng)常見故障的診斷（5）從嚴(yán)重性分，可分為災(zāi)難性、致命性、嚴(yán)重和輕度四種；（6）從故障性質(zhì)分，還可分為破壞性故障和非破壞性故障兩類。對于非破壞性的故障，由于其危險性小，可以重演，因此排除較易。而對于因伺服系統(tǒng)失控造成機床飛車等破壞性故障，則只能通過現(xiàn)象來作分析判斷，并且在修理時有一定的危險性。（7）從與故障的相互關(guān)系來分，可分為非關(guān)聯(lián)（即與系統(tǒng)本身無關(guān)的原因，例如由于安裝、運輸?shù)仍斐桑完P(guān)聯(lián)故障兩大類。而關(guān)聯(lián)性中又可分為系統(tǒng)性故障和偶然性（也稱隨機性）故障。所謂系統(tǒng)性故障，是指一旦滿足某種條件，CNC系統(tǒng)就必然發(fā)生故障，是一種可再現(xiàn)的故障。而隨機性故障則不然，即使在完全相同的條件下，故障也只是偶然發(fā)生。一股來說，隨機性的故障多是由于系統(tǒng)控制軟件不完善、硬件工作特性曲線漂移、電器元件可靠性下降等原因造成，這類故障的排除較困難，需要反復(fù)試驗才能確診。（8）從診斷方式分，分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障兩種，現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)大多都有豐富的自診斷功能，利用這些診斷顯示的報警號，對應(yīng)維修手冊是較易判斷故障所在的，而對于無診斷顯示的故障，故障排除的難度較大，需要進行多方面的調(diào)查，綜合判斷各種現(xiàn)象才能排除。

3.故障診斷的一般方法（1）初判在資料齊備的條件下，通過分析資料判斷故障所在，或采用接口信號判別，根據(jù)故障現(xiàn)象判斷可能發(fā)生故障的部位，然后按照故障特征與此部位的具體特點逐個檢查（2）報警處理系統(tǒng)報警的處理：維修人員根據(jù)報警號后給出的具體信息與處理辦法自行處理。

機床報警和操作信息的處理：PLC系統(tǒng)將一些反映機床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標(biāo)志通過顯示器窗口給出，并且通過一些特定的按鍵可以看到更詳細的報警說明，可以根據(jù)廠家提供的設(shè)備故障維護手冊進行處理，也可利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖與PLC程序，查詢出相應(yīng)的信號狀態(tài)，按照邏輯關(guān)系找出故障所在并處理

無報警或無法報警的故障處理：當(dāng)系統(tǒng)已停機或系統(tǒng)沒有報警但工作不正常時需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息綜合分析處理。

4.故障診斷的常規(guī)檢查方法（1）直觀檢查法利用人的感官，注意發(fā)生故障時的各種現(xiàn)象。有無火花、焦糊味、亮光和異響產(chǎn)生，以及產(chǎn)生的部位，電路板上是否有燒毀、損傷的痕跡等，用手輕搖元器件（電容、半導(dǎo)體器件等）檢查有無松動，虛焊現(xiàn)象。（2）數(shù)控系統(tǒng)自診斷法依靠CNC系統(tǒng)內(nèi)部計算機的快速處理數(shù)據(jù)的能力，對出錯系統(tǒng)進行多路、快速的信導(dǎo)采集和處理，然后由診斷程序進行邏輯分析判斷，以確定系統(tǒng)是否存在故障，以及對故障進行定位。包括開機自診斷和在線自診斷兩種。（3）狀態(tài)檢查法數(shù)控（CNC）系統(tǒng)能以多頁的“診斷地址”和”診斷數(shù)據(jù)”的形式提供各種狀態(tài)的信息。常見的有坐標(biāo)軸信息、刀具位置信息、與存儲器相關(guān)的狀態(tài)信息、與電機反饋信號有關(guān)的狀態(tài)信息、操作面板工作方式與按鍵的狀態(tài)等。（4）報警指示燈顯示故障法在通過檢查分布在電源單元、伺服單元、控制單元、輸入/輸出單元等部件上的故障指示燈，可大致判斷出故障出在何處。（5）更換印刷線路扳方