系統(tǒng)可靠性的基本概念

系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)失去了規(guī)定的功能。

數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機(jī)、電、液等很多技術(shù)，發(fā)生故障是難免的。機(jī)械銹蝕、機(jī)械磨損、機(jī)械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動(dòng)、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵，操作失誤等都可導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出故障。

數(shù)控機(jī)床故障診斷

一．故障診斷內(nèi)容

1）動(dòng)作診斷：監(jiān)視機(jī)床各動(dòng)作部分，判定動(dòng)作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機(jī)床主軸。

2）狀態(tài)診斷：當(dāng)機(jī)床電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載時(shí)，觀察運(yùn)行狀態(tài)。

3）點(diǎn)檢診斷：定期點(diǎn)檢液壓元件、氣動(dòng)元件和強(qiáng)電柜。

4）操作診斷：監(jiān)視操作錯(cuò)誤和程序錯(cuò)誤。

5）數(shù)控系統(tǒng)故障自診斷：

二．CNC系統(tǒng)診斷技術(shù)

當(dāng)前使用的各種CNC系統(tǒng)的診斷方法歸納起來大致可分為三大類。

（1）啟動(dòng)診斷（Star up Diagnostics） 

把CNC系統(tǒng)每次從通電開始到進(jìn)入正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動(dòng)執(zhí)行的診斷。診斷的內(nèi)容為系統(tǒng)中最關(guān)鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如CPU、存儲(chǔ)器、I/O單元等模塊以及CRT/MDI單元、紙帶閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。

（2）在線診斷（On— Line Diagnostics）

指通過CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對CNC系統(tǒng)本身以及與CNC裝置相連的各個(gè)伺服單元，伺服電機(jī)，主軸伺服單元和主軸電機(jī)以及外部設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查。一般來說，包括自診斷功能的狀態(tài)顯示和故障信息顯示兩部分。

接口顯示：為了區(qū)分出故障發(fā)生在數(shù)控內(nèi)部，還是發(fā)生在PLC或機(jī)床側(cè)，有必要了解CNC和PLC或CNC和機(jī)床之間的接狀態(tài)以及CNC內(nèi)部狀態(tài)。

內(nèi)部狀態(tài)顯示：

（a）由于外因造成不執(zhí)行指令的狀態(tài)顯示。

（b）復(fù)位狀態(tài)顯示。

（c）TH報(bào)警狀態(tài)顯示，即紙帶水平和垂直校驗(yàn)，顯示出報(bào)警時(shí)的紙帶錯(cuò)誤孔的位置。

（d）磁泡存儲(chǔ)器異常狀態(tài)顯示。

（e）位置偏差量的顯示。

（f）旋轉(zhuǎn)變壓器或感應(yīng)同步器的頻率檢測結(jié)果顯示。

（g）伺服控制信息顯示。

（h）存儲(chǔ)器內(nèi)容顯示等。

故障信息顯示的內(nèi)容一般有上百條，最多可達(dá)600條。這許多信息大都以報(bào)警號(hào)和適當(dāng)注釋的形式出現(xiàn)。一般可分成下述幾大類：

（a）過熱報(bào)警類；

（b）系統(tǒng)報(bào)警類；

（c）存儲(chǔ)器報(bào)警類；

（d）編程/設(shè)定類，這類故障均為操作、編程錯(cuò)誤引起的軟故障；

（e）伺服類：即與伺服單元和伺服電機(jī)有關(guān)的故障報(bào)警；

（f）行程開關(guān)報(bào)警類；

（g）印刷線路板間的連接故障類。

（3）離線診斷（Off—Line Diagnostics）

離線診斷的主要目的是故障導(dǎo)通知故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍內(nèi)。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)的離線診斷用軟件，一般多已與CNC系統(tǒng)控制軟件一起存在CNC系統(tǒng)中，這樣維修診斷時(shí)更為方便。

（a）通訊診斷：用戶只需反CNC系統(tǒng)中專用“通信接口”連接到普通電話線上，而在西門子公司維修中心的專用通信診斷計(jì)算機(jī)的“數(shù)據(jù)電話”也連接到電話線路上，然后由計(jì)算機(jī)向CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測試數(shù)據(jù)輸回到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析關(guān)得出結(jié)論。

（b）自修復(fù)系統(tǒng)：備用模塊則系統(tǒng)能自動(dòng)使故障模塊脫機(jī)而接通備用模塊，從而使系統(tǒng)較快地進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

（c）具有AI（人工智能）功能的專家故障診斷系統(tǒng)：

①在處理實(shí)際問題時(shí)，通過具有某個(gè)領(lǐng)域的專門知識(shí)的專家分析和解釋數(shù)據(jù)并作出決定。

②專家系統(tǒng)利用專家推理方法的計(jì)算機(jī)模型來解決問題，并且得到的結(jié)論和專家相同。

三．伺服系統(tǒng)的診斷方法

采用發(fā)光二級管來批示故障可能產(chǎn)生的原因，例如過熱報(bào)警，過流報(bào)警，過壓報(bào)警，欠壓報(bào)警，I2t值監(jiān)控（用于電源電路）等。
數(shù)控機(jī)床維修

一．概述

數(shù)控機(jī)床的維修概念，不能單純局限于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如何排除故障和及時(shí)修復(fù)，使數(shù)控系統(tǒng)盡早投入使用，還應(yīng)包括正確使用和日常保養(yǎng)等。

二．正確操作和使用數(shù)控系統(tǒng)的步驟

（1）數(shù)控系統(tǒng)通電前的檢查

1）檢查CNC裝置內(nèi)的各個(gè)印刷線路板是否緊固，各個(gè)插頭有無松動(dòng)。

2）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)提供的連接手冊的規(guī)定，正確而可靠地連接。

3）交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規(guī)定的要求。

4）確認(rèn)CNC裝置內(nèi)的各種硬件設(shè)定是否符合CNC裝置的要求。

只有經(jīng)過上述檢查，CNC裝置才能投入通電運(yùn)行。

（2）數(shù)控系統(tǒng)通電后的檢查

1）首先要檢查數(shù)控裝置中各個(gè)風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）確認(rèn)各個(gè)印刷線路或模塊上的直流電源是否正常，是否在允許的波動(dòng)范圍之內(nèi)。

3）進(jìn)一步確認(rèn)CNC裝置的各種參數(shù)。

4）當(dāng)數(shù)控裝置與機(jī)床聯(lián)機(jī)通電時(shí)，應(yīng)在接通電源的同時(shí)，作為按壓緊急停止按鈕的準(zhǔn)備，以備出現(xiàn)緊急情況時(shí)隨時(shí)切斷電源。

5）用手動(dòng)以低速給移動(dòng)各個(gè)軸，觀察機(jī)床移動(dòng)方向的顯示是否正確。

6）進(jìn)行幾次返回機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)的動(dòng)作，用來檢查數(shù)控機(jī)床是否有返回基準(zhǔn)點(diǎn)功能，以及每次返回基準(zhǔn)點(diǎn)的位置是否完全一致。

7）CNC裝置的功能測試。

三．CNC系統(tǒng)的日常維護(hù)

1）制訂CNC系統(tǒng)的日常維護(hù)的規(guī)章制度。

2）應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門。

3）定時(shí)清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)。

4）CNC系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護(hù)。

5）定期檢查和更換直流電機(jī)電刷。

6）經(jīng)常監(jiān)視CNC裝置用的電網(wǎng)電壓。

7）存儲(chǔ)器用電池的定期更換。

8）CNC系統(tǒng)長期不用時(shí)的維護(hù)。

9）備用印刷線路板的維護(hù)。對于已購置的備用印刷線路板應(yīng)定期裝到CNC裝置上通電運(yùn)行一段時(shí)間，以防損壞。

10）做好維修前期的準(zhǔn)備工作：

①技術(shù)準(zhǔn)備：維修人員應(yīng)在平時(shí)充分了解系統(tǒng)的性能。

②工具準(zhǔn)備：作為最終用戶，維修工具只需準(zhǔn)備一些常規(guī)的儀器設(shè)備，如交流電壓表，直流電壓表，可能用指針式的也可以是數(shù)字式的，測量誤差在±2%范圍內(nèi)即可。萬用表也是一種常用的儀表。

③備件準(zhǔn)備：一旦由于CNC系統(tǒng)的部件或元器件損壞，使系統(tǒng)發(fā)生故障。為能及時(shí)排除故障，用戶應(yīng)準(zhǔn)備一些常用的備件。

四．故障處置

一旦CNC系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)操作人員應(yīng)采取急停措施，停止系統(tǒng)運(yùn)行，保護(hù)好現(xiàn)場。

（1）故障的表現(xiàn)

①系統(tǒng)發(fā)生故障的工作方式

工作方式有：Tape（紙帶方式）、MDI（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式）、MEMORY（存儲(chǔ)器方式）、EDIT（編輯）、HANDLE（手輪）、JOG（點(diǎn)動(dòng)）方式。

②MDI/DPL（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入/顯示）。

③系統(tǒng)狀態(tài)顯示有時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)卻沒有報(bào)警，此時(shí)需要通過診斷畫面觀察系統(tǒng)所處的狀態(tài)。

④定位誤差超差情況。

⑤在CRT上的報(bào)警及報(bào)警號(hào)。

⑥刀具軌跡出現(xiàn)誤差時(shí)的速度。

（2）故障的頻繁程度

①故障發(fā)生的時(shí)間及頻率。

②加工同類工件時(shí)，發(fā)生故障的概率。

③故障發(fā)生的方式，判別是否與進(jìn)給速度、換刀方式或是與螺紋切削有關(guān)。

④出現(xiàn)故障的程序段。

（3）故障的重復(fù)性

①將引起故障的程序段重復(fù)執(zhí)行多次進(jìn)行觀察，來考察故障的重復(fù)性。

②將該程序段的編程值與系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比較，確認(rèn)兩者是否有差異。

③本系統(tǒng)以前是否發(fā)生過同樣故障？

（4）外界狀況

①環(huán)境溫度。

②周圍的振動(dòng)源。

③系統(tǒng)的安裝位置檢查，出故障時(shí)是否受到陽光的直射等。

④切削液、潤滑油是否飛濺到了系統(tǒng)柜、系統(tǒng)柜里是否進(jìn)水，受到水的浸漬（如暖氣漏水）等。

⑤輸入電壓調(diào)查，輸入電源是否有波動(dòng)、電壓值等。

⑥工廠內(nèi)是否有使用大電流的裝置。

⑦近處是否存在干擾源。

⑧附近是否正在修理或調(diào)試機(jī)床、安裝了新機(jī)床等。

⑨重復(fù)出現(xiàn)的故障是否與外界因素有關(guān)？

（5）有關(guān)操作情況

①經(jīng)過什么操作之后才發(fā)生的故障？

②機(jī)床的操作方式對嗎？

③程序內(nèi)是否包含有增量指令？

（6）機(jī)床情況

①機(jī)床調(diào)整狀況。

②機(jī)床在運(yùn)輸過程中是否發(fā)生振動(dòng)？

③所用刀具的刀尖是否正常？

④換刀時(shí)是否設(shè)置了偏移量？

⑤間隙補(bǔ)償給的是否恰當(dāng)？

⑥機(jī)械另件是否隨溫度變化而變形？

⑦工件測量是否正確？

（7）運(yùn)轉(zhuǎn)情況

①在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是否改變過或調(diào)整過運(yùn)轉(zhuǎn)方式？

②機(jī)床側(cè)是否處于報(bào)警狀態(tài)？是否已作好運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備？

③機(jī)床操作面板上的售率開關(guān)是否設(shè)定為“0”？

④機(jī)床是否處于鎖住狀態(tài)？

⑤系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)？

⑥系統(tǒng)的保險(xiǎn)絲是否燒斷？

⑦機(jī)床操作面板上的方式選擇開關(guān)設(shè)定是否正確？

（8）機(jī)床和系統(tǒng)之間接線情況

①電纜是否完整無損？

②交流電源線和系統(tǒng)內(nèi)部電線是否分開安裝？

③電源線和信號(hào)線是否分開走線？

④信號(hào)屏蔽線接地是否正確？

⑤繼電器、電磁鐵以及電動(dòng)機(jī)等電磁部件是否裝有噪聲抑制器？

（9）CNC裝置的外觀檢查

①機(jī)柜。檢查破損情況和是否是在打開柜門的狀態(tài)下操作。

②機(jī)柜內(nèi)部。風(fēng)扇電機(jī)工作是否正常？控制部分污染程序。

③紙帶閱讀機(jī)。紙帶閱讀機(jī)是否有污物？

④電源單元。保險(xiǎn)絲是否正常？

⑤電纜。電纜連接器插頭是否完全插入、擰緊？

⑥印刷線路板。印刷線路板數(shù)量有無缺損？

⑦M(jìn)DI/CRT單元。

（10）有關(guān)穿孔紙帶的檢查

①紙帶閱讀機(jī)天關(guān)是否正常？

②有關(guān)紙帶操作的設(shè)定是否正確？

③紙帶是否折、皺和存有污物？

④紙帶的連接處正常否？

⑤紙帶上的孔有無破損？

⑥這條紙帶是否用過？

⑦使用的是黑色紙帶還是其它顏色的紙帶？

五．故障檢查方法

１．直觀法

這是一種最基本的方法。維修人員通過對故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀察以及認(rèn)真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要有多學(xué)科的較寬的知識(shí)和綜合判斷的能力。

２．自診斷功能法

現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然尚未達(dá)到智能化很高的程度，但已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自診斷功能。能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在CRT上報(bào)警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間接口信號(hào)的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個(gè)方法是當(dāng)前維修時(shí)最有效的一種方法。

３．功能程序測試法

所謂功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補(bǔ)、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動(dòng)編程方法，編制成一個(gè)功能程序測試紙帶，通過紙帶閱讀機(jī)送入數(shù)控系統(tǒng)中，然后啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)使之進(jìn)行運(yùn)行，藉以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對于長期閑置的數(shù)控機(jī)床第一次開機(jī)時(shí)的檢查以及機(jī)床加工造成廢品但又無報(bào)警的情況下，一時(shí)難以確定是編程錯(cuò)誤或是操作錯(cuò)誤，還是機(jī)床故障時(shí)的判斷是一較好的方法。

４．交換法

這是一種簡單易行的方法，也是現(xiàn)場判斷時(shí)最常用的方法之一。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。它實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析的正確性。

在備板交換之前，應(yīng)仔細(xì)檢查備板是否完好，并應(yīng)檢查備板的狀態(tài)應(yīng)與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開關(guān)，短路棒的設(shè)定位置以及電位器的位置。在置換CNC裝置的存儲(chǔ)器板時(shí)，往往還需要對系統(tǒng)作存儲(chǔ)器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系統(tǒng)用的磁泡存儲(chǔ)器就需要進(jìn)行這項(xiàng)工作），重新設(shè)定各種數(shù)控?cái)?shù)據(jù)，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換FANUC公司的7系統(tǒng)的存儲(chǔ)器板之后，需重新輸入?yún)?shù)，并對存儲(chǔ)器區(qū)進(jìn)行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產(chǎn)生60號(hào)報(bào)警（存儲(chǔ)器容量不夠）。有的CNC系統(tǒng)在更換了主板之后，帶需進(jìn)行一些特定的操作。如FNUC公司在FS—10系統(tǒng)，必須按一定的操作步驟，先輸入9000～9031號(hào)選擇參數(shù)，然后才能輸入0000號(hào)至8010號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)和PC參數(shù)。總之，一定要嚴(yán)格地按照有關(guān)系統(tǒng)的操作、維修說明書的要求進(jìn)行操作。

５．轉(zhuǎn)移法

所謂轉(zhuǎn)移法就是將CNC系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個(gè)方法實(shí)際上就是交換法的一種。因此，有關(guān)注意事項(xiàng)同交換法所述。

６．參數(shù)檢查法

眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機(jī)床的功能。參數(shù) 通常是存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會(huì)使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無法正常工作。此時(shí)，通過核對、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)機(jī)床長期閑置工作時(shí)無緣無故地出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或有故障而無報(bào)警時(shí)，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對有關(guān)參數(shù)。

另外，經(jīng)過長期運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，由于其機(jī)械傳動(dòng)部件磨損，電氣無件性能變化等原因，也需對其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有些機(jī)床的故障往往就是由于未及時(shí)修改某些不適應(yīng)的參數(shù)所致。當(dāng)然這些故障都是屬于故障的范疇。

７．測量比較法

CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計(jì)了多個(gè)檢測用端子。用戶也可利用這些端子比較測量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異。可以檢測這些測量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時(shí)還可對正常的印刷線路人為地制造“故障”，如斷開連線或短路，撥去組件等，以判斷真實(shí)故障的起因。為此，維修人員應(yīng)在平時(shí)積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時(shí)的正確波形和電壓值。因?yàn)镃NC系統(tǒng)生產(chǎn)廠往往不提供有關(guān)這方面的資料。

８．敲擊法

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無時(shí)，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于CNC系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點(diǎn)，板間或模塊間又通過插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點(diǎn)處，故障肯定會(huì)重復(fù)再現(xiàn)。

９．局部升溫

CNC系統(tǒng)經(jīng)過長期運(yùn)行后元器件均要老化，性能會(huì)變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時(shí)，出現(xiàn)的故障變得時(shí)有時(shí)無。這時(shí)可用熱吹風(fēng)機(jī)或電烙鐵等來局部升溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法時(shí)，一定要注意元器件的溫度參數(shù)等，不要將原來是好的器件烤壞。

１０．原理分析法

根據(jù)CNC系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測量、分析和比較，從而對故障定位。運(yùn)用這種方法，要求維修人員必須對整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)電路的原理有清楚的、較深的了解。

除了以上常用的故障檢查測試方法外，還有拔板法，電壓拉偏法，開環(huán)檢測法以及在上章中曾提出的診斷方法等多種。這些檢查方法各有特點(diǎn)，按照不同的故障現(xiàn)象，可以同時(shí)選擇幾種方法靈活應(yīng)用，對故障進(jìn)行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。

六．故障排除的一般方法

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警發(fā)生故障時(shí)，維修人員不要急于動(dòng)手處理，而應(yīng)多進(jìn)行觀察和試驗(yàn)。

１．充分調(diào)查故障現(xiàn)場

這是維修人員取得第一手材料的一個(gè)重要手段。一方面要向操作者調(diào)查，詳細(xì)詢問出現(xiàn)故障的全過程，查看故障記錄單，了解發(fā)生過什么現(xiàn)象，曾采取過什么措施等；另一方面，要對現(xiàn)場要做細(xì)致的勘查。從系統(tǒng)的外觀到系統(tǒng)內(nèi)部各印刷線路板都應(yīng)細(xì)心地察看是否有異常之處。在確認(rèn)系統(tǒng)通電無危險(xiǎn)有情況下，方可通電，觀察系統(tǒng)有何異常，CRT顯示的內(nèi)容等。

２．認(rèn)真分析產(chǎn)生故障的起因

當(dāng)前的CNC系統(tǒng)智能化程度都比較低，系統(tǒng)尚不能自動(dòng)診斷出發(fā)生故障的確切原因。往往是同一報(bào)警號(hào)可以有多種起因，不可能將故障縮小到具體的某一部件。因此，在分析故障的起因時(shí)，一定要思路開闊。往往有這種情況，自診斷出系統(tǒng)的某一部分有故障，但究其起源，卻不在數(shù)控系統(tǒng)，而是在機(jī)械部分。所以，無論是CNC系統(tǒng)，機(jī)床強(qiáng)電，還是機(jī)械、液壓、氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來，進(jìn)行綜合判斷和篩選，然后通過必要的試驗(yàn)，達(dá)到確診和最終排除故障的目的。

造成數(shù)控系統(tǒng)故障而又不易發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)重要原因是干擾。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大致有下面幾種原因。

（１）機(jī)床生產(chǎn)廠的裝配工藝問題

裝配工藝不好反映在干擾方面的表現(xiàn)大致有如下幾點(diǎn)。①?zèng)]有采用一點(diǎn)接地法。有些機(jī)床生產(chǎn)為了圖省事，到處就近接地，結(jié)果造成多點(diǎn)接地，形成地環(huán)流。②由于接地點(diǎn)選擇不當(dāng)或接觸不良，甚至虛焊造成接地電阻變大而引起噪聲干擾。③CNC系統(tǒng)與主機(jī)的信號(hào)通訊，有許多是采用屏蔽線連接的，若對屏蔽地處理不當(dāng)，沒有按照規(guī)定連接（如有的屏蔽地按規(guī)定只許接在系統(tǒng)側(cè)，而不能接在機(jī)床側(cè)，如圖4.3—1所示）也是造成干擾的一種因素。

（２）強(qiáng)電干擾

數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電柜中的接觸器、繼電器等電磁部件均是CNC系統(tǒng)的干擾源 。交流接觸器，交流電機(jī)的頻繁起動(dòng)、停止時(shí)，其電磁感應(yīng)現(xiàn)象會(huì)使CNC系統(tǒng)控制電路中產(chǎn)生尖峰或波涌等噪聲，干擾系統(tǒng)的正常工作。因此，一定要對這些電磁干擾采取措施，予以消除。

通常是采用在交流接觸器線圈的兩端或交流電機(jī)的三相輸入端并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，而在直流接觸器或在直流電磁閥的線圈兩端反相并入一個(gè)續(xù)流二極管等的辦法來抑制這些電器產(chǎn)生的干擾噪聲（如圖4.3—2所示）。但要注意一點(diǎn)，這些并入的吸收網(wǎng)絡(luò)的連線不應(yīng)大于20cm，否則，其效果就不理想。

同時(shí)，查CNC系統(tǒng)的控制電路的輸入電源部分，也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并聯(lián)在電源線間，如圖4.3—3所示，從而可有效地吸收電網(wǎng)中的尖峰電壓，起到一定的保護(hù)作用。

（３）供電線路的干擾

由于我國局部地區(qū)電力不足和供電頻率不穩(wěn)和用戶廠電網(wǎng)分配不合理等因素造成供電線路的干擾。現(xiàn)象可歸納為超壓、欠壓、頻率和相位漂移、諧波失真、共模噪聲及常模噪聲等原因。為養(yǎng)活供電電線路干擾可采取下列措施。

①在電網(wǎng)電壓變化較大的地區(qū)，應(yīng)在CNC系統(tǒng)的輸入電源前增加電子穩(wěn)壓器，以養(yǎng)活電網(wǎng)電壓波動(dòng)。如果能加入電源調(diào)節(jié)器，則效果更好，但切不可串入自耦變壓器。

②用戶廠的供電線路的容量應(yīng)能滿足數(shù)控機(jī)床電器容量的要求。

③數(shù)控機(jī)床避免與電火花設(shè)備以及大功率的起、停頻繁的設(shè)備共用一干線，以免這些設(shè)備的干擾通過供電線串入到CNC系統(tǒng)中。

④數(shù)控機(jī)床設(shè)備安置時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離中頻爐、高頻感應(yīng)爐等變頻設(shè)備。

３．動(dòng)手修復(fù)

一旦故障部位已找到，但手頭卻無可更換的備件時(shí)，可用移植借用辦法，作為應(yīng)急措施來解決。例如某一組件壞了（如與非門或觸發(fā)器等），但損壞的往往只是組件中的某一路，其它幾部分還是好的。而在印刷線路板的設(shè)計(jì)中，又往往只是用了組件中的一部分，沒有全部用滿。此時(shí)，可將沒有使用的富余部分取來作為應(yīng)急用。具體的作法是，切斷已損壞部分的插腳（包括輸入和輸出腳），然后由區(qū)線將信號(hào)輸入、輸出線引至富余的組件插腳 上即可。

典型數(shù)控機(jī)床維修方法

一．西門子3系統(tǒng)的維修

1）電源接通后無基本畫面顯示

（a）電路板03840號(hào)板上無監(jiān)控?zé)麸@示

（b）03840號(hào)電路板上監(jiān)控?zé)袅?

①監(jiān)控?zé)糸W爍。如果監(jiān)控?zé)糸W爍頻率為1Hz，則EPROM有故障；如果閃爍頻率為2Hz，則PLC有故障；如以4Hz頻率閃爍，則保持電池報(bào)警，表示電壓已不足。

②監(jiān)控?zé)糇鬁缬伊痢１硎静僮髅姘宓慕涌诎?3731板有故障或CRT有故障。

③監(jiān)控?zé)舫Ａ痢＿@種故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系統(tǒng)總線（即背板）有故障、電路板上設(shè)定有誤、機(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、以及電路板（如存儲(chǔ)器板、耦合板、測量板）的硬件有故障。

2）CRT上顯示混亂

（a）保持電池（鋰電池）電壓太低，這時(shí)一般能顯示出711號(hào)報(bào)警。

（b）由于電源板或存儲(chǔ)曾被拔出，從而造成存儲(chǔ)區(qū)混亂。這是一種軟故障，只要將CNC內(nèi)部程序清除并重新輸入即可排除故障。

（c）電源板或存儲(chǔ)器板上的硬件故障造成程序顯示混亂。

（d）如CRT上顯示513號(hào)報(bào)警，表示存儲(chǔ)器的容量不夠。

3）在自動(dòng)方式下程序不能啟動(dòng)

（a）如此時(shí)產(chǎn)生351號(hào)報(bào)警，表示CNC系統(tǒng)啟動(dòng)之后，未進(jìn)行機(jī)床回基準(zhǔn)點(diǎn)的操作。

（b）系統(tǒng)處于自動(dòng)保持狀態(tài)。

（c）禁止循環(huán)啟動(dòng)。 檢查PLC與NC間的接口信號(hào)Q64.3。

4）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)故障

（a）進(jìn)給軸不能運(yùn)動(dòng)。造成此故障的原因有：

①操作方式不對；

②從PLC傳至NC的信號(hào)不正常；

③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。

④發(fā)生22號(hào)報(bào)警，它表示位置環(huán)未準(zhǔn)備好。

⑤測量系統(tǒng)有故障。如產(chǎn)生108，118，128，138號(hào)報(bào)警，這是測量傳感器太臟引起的。如產(chǎn)生104，114，124，134報(bào)警，則位置環(huán)有硬件故障。

⑥運(yùn)動(dòng)軸處于軟件限位狀態(tài)。只要將機(jī)床軸往相反方向運(yùn)動(dòng)即可解除。

⑦當(dāng)發(fā)生101，111，121，131號(hào)報(bào)警時(shí)，表示機(jī)床處于機(jī)械夾緊狀態(tài)。

（b）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。

（c）進(jìn)給軸顫動(dòng)。

①進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元的速度環(huán)和電流環(huán)參數(shù)沒有進(jìn)行最佳化或交流電機(jī)缺相或測速元件損壞，均可引起進(jìn)給軸顫動(dòng)。

②CNC系統(tǒng)的位控板有故障。

③機(jī)構(gòu)磨擦力太大。

④數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)有誤，有關(guān)機(jī)床數(shù)據(jù)的正確設(shè)定如下。

（d）進(jìn)給軸失控。

①如有101，111，121，131號(hào)報(bào)警請對夾緊進(jìn)行檢查。

②如有102，112，122，132號(hào)報(bào)警，則說明指令值太高。

③進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元有故障。

④數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定錯(cuò)誤，造成位置控制環(huán)路為正反饋。

⑤CNC裝置輸至驅(qū)動(dòng)單元的指令線極性錯(cuò)誤。

（e）103～133號(hào)報(bào)警。這是輪廓監(jiān)控報(bào)警。速度環(huán)參數(shù)沒有最佳化或者KV系數(shù)太大。

（f）105～135號(hào)報(bào)警。位置漂移太大引起的。移量超過500mv，檢查漂移補(bǔ)償參數(shù)N230～N233。

5）主軸故障

如果實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速超過所選齒輪的最高轉(zhuǎn)速，則產(chǎn)生225號(hào)報(bào)警；如主軸位置環(huán)監(jiān)控發(fā)生故障，則發(fā)生224號(hào)報(bào)警。

6）V·24串行接口報(bào)警

（a）20秒內(nèi)仍未發(fā)送或接收到數(shù)據(jù)時(shí)：

①外部設(shè)備故障；

②電纜有誤；

③03840板有故障。

（b）穿孔紙帶信息不能輸入，其原因有：

①操作面板上鑰匙開關(guān)在關(guān)的位置，從而造成紙帶程序不能輸入；

②如果0384號(hào)板上的數(shù)據(jù)保護(hù)開關(guān)不在釋放位置時(shí)，不能輸入數(shù)據(jù)紙帶；

③如果不能輸入L80～L99和L900～L999號(hào)子程序，則多是由于PLC與NC接口信號(hào)Q64·3為“1”（循環(huán)禁止）引起的。

（c）停止位錯(cuò)誤。

①波特率設(shè)定錯(cuò)誤；

②閱讀機(jī)有故障；

③機(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

二．FANUC公司的Ⅲ系統(tǒng)維修

可參考《數(shù)控機(jī)床使用與維修》一書。

數(shù)控車削的工藝與工裝

數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

１．合理選擇切削用量

２．合理選擇刀具

（１）粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。

（２）精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。

（３）為減少換刀時(shí)間和方便對刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。

３．合理選擇夾具

（１）盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；

（２）零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。

４．確定加工路線 

加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中，刀具相對零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。

（１）應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求；

（２）應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時(shí)間。

５．加工路線與加工余量的聯(lián)系 

目前，在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則需注意程序的靈活安排。

6．夾具安裝要點(diǎn)

目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，如圖１。液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。

CK6432（FANUC-0TD）數(shù)控車床編程

一．指令集（Ｘ向如Ｘ、Ｕ等的編程量均采用直徑量）

G00：快速定位指令。格式為G00  X（U）　Z（W）　，X、Z為絕對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)。兩軸同時(shí)以機(jī)床最快速度開始運(yùn)動(dòng)，但不一定同時(shí)停止，即合成刀具軌跡并不一定是直線。本系統(tǒng)可以混合編程，如G00  X　W　。

G01：直線插補(bǔ)指令。格式為G01  X（U）　Z（W）　F　，X、Z為絕對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，Ｆ值為插補(bǔ)速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設(shè)定為G９８還是G９９。

G02：順圓插補(bǔ)指令。格式為G02  X（U）　Z（W）　R（I　K　）　F　，X、Z為絕對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，Ｒ為半徑（僅用于劣弧編程），Ｉ、Ｋ為圓心的Ｘ、Ｚ坐標(biāo)，Ｆ值為插補(bǔ)速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設(shè)定為G９８還是G９９。注：Ｉ采用半徑量，Ｉ、Ｋ始終為相對量編程。

G03：逆圓插補(bǔ)指令。格式為G03  X（U）　Z（W）　R（I　K　）　F　，X、Z為絕對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，Ｒ為半徑（僅用于劣弧編程），Ｉ、Ｋ為圓心的Ｘ、Ｚ坐標(biāo)，Ｆ值為插補(bǔ)速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設(shè)定為G９８還是G９９。注：Ｉ采用半徑量，Ｉ、Ｋ始終為相對量編程。

G04：暫停指令。格式為G04 P(X U ) ,采用P時(shí)（不能用小數(shù)點(diǎn)），時(shí)間單位為ms，X、U時(shí)，時(shí)間單位為s。最大延時(shí)9999.999s。

G20：英制單位設(shè)定指令。

G21：公制單位設(shè)定指令。注意：某程序若不指定G20、G21，則采用上次關(guān)機(jī)時(shí)的設(shè)定值。

G27：返回參考點(diǎn)檢測指令。格式為G27  X（U）　Z（W）　T0000，本指令執(zhí)行前必須使刀架回零一次。若指定的兩個(gè)坐標(biāo)值分別是機(jī)床參考點(diǎn)的坐標(biāo)值，且機(jī)床面板上的兩個(gè)回零參考點(diǎn)指示燈都亮，則說明機(jī)床零點(diǎn)正確。否則，機(jī)床定位誤差過大。

G28：返回參考點(diǎn)指令。格式為G28  X（U）　Z（W）　T0000，若機(jī)床啟動(dòng)后回過零點(diǎn)，則本指令的執(zhí)行使刀架經(jīng)過指定點(diǎn)回零，否則經(jīng)過指定點(diǎn)移動(dòng)至系統(tǒng)加電時(shí)的位置。

G32：螺紋切削指令。G32　X（U）　Z（W）　F　，F(xiàn)為螺紋長軸方向的導(dǎo)程（即進(jìn)給速度采用mm/r）。

G50：工件坐標(biāo)系設(shè)定或主軸轉(zhuǎn)速鉗制指令。格式為G00  X　Z　（坐標(biāo)系設(shè)定），或G50 S　（轉(zhuǎn)速鉗制）。前者，ＸＺ值為機(jī)床零點(diǎn)在設(shè)定的工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；后者，Ｓ為最高轉(zhuǎn)速。

G70：精加工復(fù)合循環(huán)。格式為G70　P　Q　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)。

G71：粗加工復(fù)合循環(huán)。格式為：

G71　U　R　，其中U等于Ｘ向吃刀量或切深，R等于退刀量，均為半徑值。

G71　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉(zhuǎn)速，Ｆ為進(jìn)給速度。

G72：端面粗加工循環(huán)。格式為：

G72　W　R　，其中W等于Z向吃刀量，R等于Z向退刀量。

G72　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉(zhuǎn)速，Ｆ為進(jìn)給速度。

G73：固定形狀粗加工復(fù)合循環(huán)。格式為：

G73　U　W　R　，其中U等于Ｘ向吃刀量（或切深）的半徑值，W等于Z向吃刀量，R等于循環(huán)次數(shù)。

G73　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉(zhuǎn)速，Ｆ為進(jìn)給速度。

G90：錐面切削單一循環(huán)指令。格式為G90　X（U）　Z（W）　R　F　，錐面的定義是素線的斜度≤45度。車削柱面時(shí)，R=0，可以不寫。本指令完成的動(dòng)作（虛線表示快速）如圖１，其中刀尖從右下向左上切削，R<0，刀尖從右上向左下切削，R>0。指令中的坐標(biāo)值為E點(diǎn)坐標(biāo)。 

G92：錐螺紋切削單一循環(huán)指令。格式為G92　X（U）　Z（W）　R　F　。車削柱螺紋時(shí)，R=0，可以不寫。本指令完成的動(dòng)作（虛線表示快速）如圖１，其中刀尖從右下到左上切削，R<0，刀尖從右上到左下切削，R>0。F為長軸方向的導(dǎo)程。指令中的坐標(biāo)值為E點(diǎn)坐標(biāo)。

G94：端面切削單一循環(huán)指令。格式為G94　X（U）　Z（W）　R　F　，端面的定義是素線的斜度≥45度。車削純端面時(shí)，R=0，可以不寫。本指令完成的動(dòng)作（虛線表示快速）如圖2，其中刀尖從左上向右下切削，R<0，刀尖從右上向左下切削，R>0。指令中的坐標(biāo)值為E點(diǎn)坐標(biāo)。

G96：端面恒線速度指令。格式為G96　S　。

G97：端面恒線速度注銷指令。格式為G97 。

M00：程序暫停。當(dāng)按下面板“啟動(dòng)”鈕時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行程序。

M02：程序結(jié)束。

M03：主軸正轉(zhuǎn)。

M04：主軸反轉(zhuǎn)。

M05：主軸停轉(zhuǎn)。

M08：開啟切削液。

M09：關(guān)閉切削液。

M10：自動(dòng)螺紋倒角。

M11：注銷M10。

M30：程序結(jié)束，并返回開始初。

M98　P　：調(diào)用子程序。格式為M98　P*******，前三位為調(diào)用次數(shù)（若沒有，則表示１次），后四位為所調(diào)子程序號(hào)。

M99：子程序結(jié)束標(biāo)志。