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数控机床故障的调查与分析


 不同数控系统设计思想千差万异,但无论那种系统,它们的基本原理和构成都是十分相似的。因此在机床出现故障时,要求维修人员必须有清晰的故障处理的思路:调查故障现场,确认故障现象、故障性质,应充分掌握故障信息,做到“多动脑,慎动手”避免故障的扩大化。根据所掌握故障信息明确故障的复杂程度,并列出故障部位的全部疑点。准备必要的技术资料,比如机床说明书,电气控制原理图等,以此为基础分析故障原因,制定排除故障的方案,要求思路开阔,不应将故障局限于机床的某一部分。在确定故障排除方案后,利用示万用表、示波器等测量工具,用试验的方法验证并检测故障,逐级定位故障部位,确认出故障属于电气故障还是机械故障,是系统性的还是随机性的,是自身故障还是外部故障等等。故障的排除。通常找到故障原因后问题会马上迎刃而解。

  这是排故的第一阶段,是非常关键的阶段,主要应作好下列工作:
 、傺实鞑椤≡诮拥交蚕殖〕鱿止收弦笈懦男畔⑹,首先应要求操作者尽量保持现场 故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况,依此做出初步判断,以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等,减少往返时间。
 、谙殖〖觳椤〉酱锵殖『,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实 初步判断的准确度。由于操作者的水平,对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例,因此到现场后仍然不要急于动手处理,重新仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排故增加难度。
 、酃收戏治觥「菀阎墓收献纯霭瓷辖谒龉收戏掷喟旆ǚ治龉收侠嘈,从而确定排故原 则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的数控系统诊断手册和使 用说明书,可以列出产生该故障的多种可能的原因。
 、苋范ㄔ颉《远嘀挚赡艿脑蚪信挪榇又姓页霰敬喂收系恼嬲,这时对维修人员是 一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
 、菖殴首急浮∮械墓收系呐懦椒ǹ赡芎芗虻,有些故障则往往较复杂,需要做一系列的准 备工作,例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
  数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程,一旦查明了原因 ,故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。

  (A)直观检查法 这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。
 、傺 向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果,并且在整个分析 判断过程中可能要多次询问。
 、谀渴印∽芴宀榭椿哺鞑糠止ぷ髯刺欠翊τ谡W刺(例如各坐标轴位置、主轴状态、 刀库、机械手位置等),各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示,局部查看有无保险烧煅,元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落,各操作元件位置正确与否等等 。
 、鄞ッ≡谡系缣跫驴梢酝üッ髦饕缏钒宓陌沧白纯、各插头座的插接状况、 各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。
 、芡ǖ纭≌馐侵肝思觳橛形廾把、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电,一旦发现立即断电分析。

  (B)仪器检查法 使用常规电工仪表,对各组交、直流电源电压,对相关直流及脉冲信号等 进行测量,从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况,及对某些电路板上设置的 相关信号状态测量点的测量,用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无,用PLC 编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

  (C)信号与报警指示分析法
 、儆布ň甘尽≌馐侵赴ㄊ叵低、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
 、谌砑ň甘尽∪缜八龅南低橙砑、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

  (D)接口状态检查法 现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的,这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示,而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号,又要熟悉PLC编程器的应用。

  (E)参数调整法 数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、 不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配,而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此,任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的;而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障,需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的,不仅要对具体系统主要参数十分了解,既知晓其地址熟悉其作用,而且要有较丰富的电气调试经验。

  (F)备件置换法 当故障分析结果集中于某一印制电路板上时,由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的,为了缩短停机时间,在有相同备件的条件下可以先将备件换上,然后再去检查修复故障板。备件板的更换要注意以下问题。
 、俑蝗魏伪讣急匦朐诙系缜榭鱿陆。
 、谛矶嘤≈频缏钒迳隙加幸恍┛鼗蚨搪钒舻纳瓒ㄒ云ヅ涫导市枰,因此在更换备件板上一 定要记录下原有的开关位置和设定状态,并将新板作好同样的设定,否则会产生报警而不能工作。
 、勰承┯≈频缏钒宓母换剐柙诟缓蠼心承┨囟ú僮饕酝瓿善渲腥砑氩问慕。这 一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。
 、苡行┯≈频缏钒迨遣荒芮嵋装纬龅,例如含有工作存储器的板,或者备用电池板,它会丢 失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。
  鉴于以上条件,在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料,弄懂要求和操作步骤 之后再动手,以免造成更大的故障。

  (G)交叉换位法 当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维的混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。
  (H)特殊处理法 当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段,其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题,会使得有些故障状态无从分析,例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理,比如整机断电,稍作停顿后再开机,有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

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