華中數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床常見故障診斷及維修

1、CNC系統(tǒng)的特點CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，CNC數(shù)控是由軟件（存儲的程序）來實現(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)分七個部分：CPU及總線（數(shù)據(jù)運算、控制器）、存儲器（RAM、EPROM）、PLC裝置（邏輯程序、邏輯運算）、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：無論是工作指令信號、反饋信號，還是控制指令信號，大多是數(shù)字信號，也就是電脈沖信號。在具有大規(guī)模數(shù)字電路的C

2、NC裝置中，信號輸入與輸出接口裝置上，及其信號連接與傳遞途徑中，傳送的多是電脈沖信號。這種電信號極易受電網(wǎng)或電磁場感應(yīng)脈沖的干擾。CNC裝置的輸入與輸出信號原理：輸入電脈沖（來自光電閱讀機、錄音機、軟盤驅(qū)動器） 通過CNC裝置 輸出各種工作指令與控制信號然后經(jīng)過 負(fù)反饋電脈沖 傳送給 伺服控制器和強電控制并點亮各種指示燈和報警顯示CNC系統(tǒng)的主要故障以CNC系統(tǒng)為研究對象，可按故障成因進行分類（即按CNC系統(tǒng)內(nèi)因與外因分類方法）可以分為以下幾種：按內(nèi)/外因的故障分類有非關(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：運輸、安裝、調(diào)試不當(dāng) 工作地環(huán)境不良 非器件本身

3、斷線 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/過壓/過流/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)律來排除二：隨機性、偶發(fā)性的故障需反復(fù)實驗才能找出、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?，除了損壞性動作外，一般造成的故障是“軟件故障”。所以，如果我們把人與機器視為“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?！半姶鸥蓴_”，表面上是外因，但是外因是通過內(nèi)因而起作用的。所以，分析時需要尋找數(shù)控系統(tǒng)的防干擾措施不完備而“未御敵于門外”的原因。 數(shù)控機床故障按發(fā)生性質(zhì)

4、分類分成 主機故障和 電氣故障。 主機故障主要是發(fā)生于機床本體部分（機床側(cè)）的機械故障。 電氣故障分成強電故障與弱電故障。強電故障，主要是指發(fā)生于機床側(cè)的電器器件及其組成電路故障。弱電故障是數(shù)控機床故障診斷的主要難點，存在于CNC裝置系統(tǒng)，可以分成硬件故障與軟件故障。數(shù)控機床的主要故障類型是電氣故障，主要是系統(tǒng)內(nèi)因所致。據(jù)統(tǒng)計： 約30%的故障來自于機床低壓電器。 占有較高故障率的故障來自于：檢測元件及其電路、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（或存儲的數(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

5、床調(diào)試階段，操作工失誤造成不少“軟件”故障 在實際應(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)的常見軟件故障現(xiàn)象及其原因簡單可歸納為以下幾點A：一種故障現(xiàn)象可以有不同的成因。（例如鍵盤故障，參數(shù)設(shè)置與開關(guān)都存在問題可能。）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)場調(diào)查對于診斷分析是十分重要的。

6、CNC系統(tǒng)常見的軟件故障現(xiàn)象及其成因軟件故障現(xiàn)象故障成因軟件故障成因硬件故障成因人為/軟件成因各種干擾RAM/電池失電或失效器件/線纜/接插件/印刷板故障1操作錯誤信息操作失誤2超調(diào)加/減速或增益參數(shù)設(shè)置不當(dāng)3死機或停機l 參數(shù)設(shè)置錯誤或失匹/改寫了RAM中的標(biāo)準(zhǔn)控制數(shù)據(jù)/開關(guān)位置錯置l 編程錯誤l 沉長程序的運算出錯/死循環(huán)/運算中斷/寫操作I/O的破壞電磁干擾竄入總線導(dǎo)致時序出錯電網(wǎng)干擾電磁干擾/輻射干擾竄入RAM，或RAM失效與失電造成RM中的程序/數(shù)據(jù)/參數(shù)被更改或丟失;l CNC/PLC中機床數(shù)據(jù)丟失l 系統(tǒng)參數(shù)的改變與丟失l 系統(tǒng)程序/PLC 用戶程序的改變與丟失l 零件加工程序編

7、程出錯l 屏蔽與接地不良l 電源線連接相序錯誤l 負(fù)反饋結(jié)成正反饋l 主板/計算機內(nèi)保險絲熔斷l(xiāng) 相關(guān)電器，如;接觸器、繼電器或接線的接觸不良l 傳感器污染或失效l 開關(guān)失效l 電池充電電路線路中故障/各種接觸不良/電池壽命終極或失效4失控5程序中斷故障停機6無報警不能運行或報警停機7鍵盤輸入后無相應(yīng)動作8多種報警并存顯示“沒準(zhǔn)備好”說明維修后/新程序的調(diào)試階段/新操作工外因：突然停電、周圍施工、感性負(fù)載長期閑置后起用的機床，或老機床失修內(nèi)因：接口電路故障以及屏蔽與接地問題帶電測量導(dǎo)致短路或撞車后所造成，是人為因素有些軟件故障可以由系統(tǒng)自診斷后在CRT上顯示報警號、信息或內(nèi)容；但是有的軟件故障

8、（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)的實時診斷畫面，來獲得信息。CNC硬件故障現(xiàn)象及其成因通常為了方便起見，將電器件故障與硬件故障混合在一起，通稱為硬件故障。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/線纜/線路板及其接插件/電氣裝置等故障?？赡芘c硬件故障相關(guān)的常見故障現(xiàn)象，歸納表下：無輸出輸出不正常不能啟動不動作無反應(yīng)失控異常l 顯示器不顯示l 數(shù)控系統(tǒng)不能啟動l 不能運行l(wèi) 軸不動l 程序中斷l(xiāng) 故障停機l 刀架不轉(zhuǎn)l 刀架不回落l 工作臺不回落l 機械手不能抓刀l 鍵盤出入后無相應(yīng)動作l 飛車l 超程l 超差l 不能回零l 刀架轉(zhuǎn)而不停l 顯示器混亂？不穩(wěn)l

9、 軸運行不穩(wěn)l 頻繁停機l 偶爾停機l 振動與噪聲l 加工質(zhì)量差（如表面振紋）l 欠壓l 過壓l 過流l 過熱l 過載上表列出的故障現(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，而實際涉及的成因卻可能是軟性的或參數(shù)設(shè)置問題。例如，有的是控制開關(guān)位置不錯置的操作失誤。控制開關(guān)不動作可能是在參數(shù)設(shè)置為“0”狀態(tài)，而有的開關(guān)位置正常（例如急停、機床鎖住與進給保持開關(guān)）可能在參數(shù)設(shè)置中為“1”狀態(tài)等。又如，伺服軸電機的高頻振動就與電流環(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，可以造成機床的許多控制性故障。也就是說，故障機理中的軟與硬經(jīng)

10、常是“糾纏”在一起，給診斷工作與故障定位帶來困難。因此，“先軟后硬”，先檢查參數(shù)設(shè)置與相對硬件的實時狀態(tài)，將有助于判別軟件故障還是硬件故障。其實，“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（故障機理）。器件故障包括：低壓電器故障、傳感器故障、總線裝置故障、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：一類是，器件功能喪失引起的功能故障（或稱“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）以及接線錯誤等造成的故障就是可以恢復(fù)的。另一類是，器件的性能故障（或稱“軟性故障”）。即器件的性能參數(shù)變化以致部分功能喪失。一般需要動態(tài)檢查，比較難查。例如傳感器的松動、振動與噪聲、溫升、動態(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。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷技術(shù)，是指系統(tǒng)在運行中，在基本不拆卸的情況下，即可掌握系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息，查明故障部位與原因，或預(yù)知系統(tǒng)劣化動向，并給出對策的技術(shù)。目前，CNC系統(tǒng)自診斷技術(shù)包括如下幾種類型：l 狀態(tài)診斷 機床在負(fù)載情況下