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

機(jī)電設(shè)備安裝與維修

數(shù)控機(jī)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(jiàn)故障的處理III數(shù)控系統(tǒng)常見(jiàn)故障的診斷（一）數(shù)控機(jī)床的利用率問(wèn)題數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化機(jī)床，大多用來(lái)加工重要的零件，不允許加工中途出故障，而且數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，因此開(kāi)動(dòng)率是很高的，為了充分發(fā)揮它的效率，一般多是晝夜運(yùn)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(jī)床的空閑等待時(shí)間（如等待刀具、夾具及加工程序等）。為此，要加強(qiáng)對(duì)有關(guān)人員的技術(shù)培訓(xùn)和加強(qiáng)維修工作。數(shù)控系統(tǒng)的維修包括兩個(gè)方面的含義：一是日常維護(hù)，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(shí)間，使數(shù)控機(jī)床投入使用。數(shù)控系統(tǒng)維修的基本概念嚴(yán)格地說(shuō)，每臺(tái)數(shù)控機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間工作后都要損壞的，但是延長(zhǎng)元器件的工作壽命，延長(zhǎng)機(jī)械部件的磨損周期，防止意外惡性事故的發(fā)生，爭(zhēng)取機(jī)床能長(zhǎng)時(shí)間工作是日常對(duì)機(jī)床進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)的宗旨。

任何一臺(tái)數(shù)控機(jī)床要想長(zhǎng)期連續(xù)可靠地工作，除了機(jī)床自身的質(zhì)量之外，必然與使用者平時(shí)的正確維護(hù)保養(yǎng)、及時(shí)排除故障和及時(shí)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(duì)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(zhuān)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(duì)機(jī)床加工中出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行綜合判斷，分析影響加工質(zhì)量的因素并提出處理對(duì)策；（2）具備及時(shí)判斷小故障所在和排除故障的能力;（3）具備較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力；（4）具備CNC系統(tǒng)方面的知識(shí)，掌握機(jī)床電氣控制、機(jī)械結(jié)構(gòu)、加工工藝等知識(shí)；（5）具有較強(qiáng)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(cè)量交流電源電壓；（2）直流電壓表,用于測(cè)量直流電源電壓；（3）萬(wàn)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(rùn)滑油等；（9）完整的資料、手冊(cè)、線(xiàn)路圖及維修說(shuō)明書(shū)（包括數(shù)控系統(tǒng)操作說(shuō)明）、PLC說(shuō)明書(shū)與用戶(hù)程序清單、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)等（三）數(shù)控系統(tǒng)的日常維護(hù)1.數(shù)控拒、機(jī)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(guò)濾器有否堵塞。

如果工作不正?；蜻^(guò)濾器灰塵過(guò)多，會(huì)引起柜內(nèi)溫度過(guò)高而使系統(tǒng)不能可靠工作，甚至引起過(guò)熱報(bào)警。一般來(lái)說(shuō)，每半年或每三個(gè)月應(yīng)檢查清理一次，具體視車(chē)間環(huán)境狀況而定。2.應(yīng)盡量少開(kāi)數(shù)控柜和電氣柜柜門(mén)加工車(chē)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(xiàn)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(xiàn)路板損壞。

因此除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，否則不允許隨便開(kāi)啟柜門(mén)，更不允許加工時(shí)敞開(kāi)柜門(mén)。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(jī)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(jī)

直流伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電刷會(huì)與換向器摩擦而逐漸磨損。而電刷的過(guò)度磨損會(huì)影響電機(jī)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(jī)床有一個(gè)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(dòng)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(dòng)），要并避免突然停電等瞬間干擾問(wèn)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(zhuān)線(xiàn)供電或增設(shè)穩(wěn)壓裝置等。數(shù)控機(jī)床和熱處理用的中頻感應(yīng)爐不能在同一供電線(xiàn)路上，因?yàn)橹蓄l感應(yīng)爐將會(huì)干擾數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)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(yuǎn)離振動(dòng)大的設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備，以免振動(dòng)導(dǎo)致連接松動(dòng)或者接觸不良等問(wèn)題5.定期更換存儲(chǔ)用電池一般數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)對(duì)CMOSRAM存儲(chǔ)器件設(shè)有可充電電池維護(hù)電路，以保證系統(tǒng)不通電期間能保持其存儲(chǔ)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(jìn)行，以防更換時(shí)RAM內(nèi)信息丟失。6.備用電路板的維護(hù)備用的印制電路板長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng)定期插到數(shù)控系統(tǒng)中通電運(yùn)行一段時(shí)間，以防損壞。7.數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù)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(jī)床應(yīng)滿(mǎn)負(fù)荷使用，而不要長(zhǎng)期閑且不用。由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期閑置不用時(shí)，為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以下兩點(diǎn)：（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(jī)床鎖住不動(dòng)（即伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)）的情況下，讓數(shù)控系統(tǒng)空運(yùn)行，利用電器元件本身的發(fā)熱來(lái)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(jī)床閑置不動(dòng)達(dá)半年以上，應(yīng)將電刷從直流電機(jī)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(tái)電機(jī)。8.數(shù)控系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)預(yù)防性維護(hù)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(tái)數(shù)控機(jī)床分配專(zhuān)門(mén)的操作人員、工藝人員和維修人員。（2）針對(duì)每臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對(duì)象制定操作規(guī)程，建立工作與維修檔案。（3）對(duì)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床建立日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容（如坐標(biāo)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑、磨損情況，主軸潤(rùn)滑等，油、水氣路，各項(xiàng)溫度控制，平衙系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動(dòng)帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線(xiàn)端是否松動(dòng)，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(shí)，應(yīng)及時(shí)通知維修人員，并保存好現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)，操作人員應(yīng)對(duì)故障做詳細(xì)的記錄。記錄的內(nèi)容包括:（1）故障的種類(lèi)：數(shù)控系統(tǒng)狀態(tài)顯示的內(nèi)容，CRT的報(bào)警號(hào)，機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否正常，定位誤差是否過(guò)大，刀具軌跡是否正常，輔助機(jī)能是否正常。（2）故障的出現(xiàn)頻率：何時(shí)發(fā)生，發(fā)生了幾次，周邊設(shè)備此時(shí)的狀態(tài)；加工同類(lèi)工件時(shí)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(dòng)，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(jiàn)故障的處理2.維修者職責(zé)（1）操作者問(wèn)詢(xún)：與操作者進(jìn)行細(xì)致的交流，確認(rèn)故障前后記錄內(nèi)容的真實(shí)情況；以及操作是否有誤操作等情況。（2）機(jī)床狀態(tài)檢查：系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)，保險(xiǎn)絲是否燒斷，機(jī)床是否調(diào)整到位，加工參數(shù)設(shè)置是否正確，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否有異常的振動(dòng)，機(jī)床的部件是否有變形發(fā)生，電纜與壓力管線(xiàn)是否正常，有無(wú)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(guò)高，是否有劇烈的溫度變化，電控柜內(nèi)過(guò)濾器潔凈程度，周?chē)欠裼姓駝?dòng)源，數(shù)控系統(tǒng)是否受到陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間直射。（4）接口情況檢查：信號(hào)線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)是否分開(kāi)走線(xiàn)，屏蔽線(xiàn)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(guò)機(jī)床，最近是否修理或調(diào)試過(guò)強(qiáng)電柜，最近是否修理過(guò)數(shù)控系統(tǒng)，附近是否安裝了新機(jī)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(guò)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)以前是否發(fā)生過(guò)同樣的故障。如果車(chē)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(zhuān)業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)維修人員。（6）運(yùn)轉(zhuǎn)情況檢查：系統(tǒng)是否處于報(bào)警狀態(tài),機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)Ready狀態(tài)所需的條件是否都滿(mǎn)足,機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中是否更改過(guò)或調(diào)整過(guò)方式,方式選擇開(kāi)關(guān)是否設(shè)置正確，速度倍率開(kāi)關(guān)是否設(shè)置正確，機(jī)床是否處于鎖住狀態(tài)，進(jìn)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(guān)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(jī)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(xiàn)纜，修理或更換產(chǎn)生故障的元器件，更換庫(kù)存的驅(qū)動(dòng)元器件或電機(jī)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(bào)警號(hào)卻可以有多種起因，甚至有的故障根源在機(jī)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(shí)思路要開(kāi)闊，無(wú)論是CNC系統(tǒng)、機(jī)床電氣，還是機(jī)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(lái)，然后進(jìn)行綜合判斷和優(yōu)化選擇，確定最有可能的原因，通過(guò)必要的試驗(yàn)，達(dá)到確診和排除故障的目的。2.故障的分類(lèi)（1）從過(guò)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(lèi)；（4）從時(shí)間上分，有早期故障、偶然故障和耗損故障三階段，此三個(gè)階段構(gòu)成了有名的“浴盆曲線(xiàn)”，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(jiàn)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(lèi)。對(duì)于非破壞性的故障，由于其危險(xiǎn)性小，可以重演，因此排除較易。而對(duì)于因伺服系統(tǒng)失控造成機(jī)床飛車(chē)等破壞性故障，則只能通過(guò)現(xiàn)象來(lái)作分析判斷，并且在修理時(shí)有一定的危險(xiǎn)性。（7）從與故障的相互關(guān)系來(lái)分，可分為非關(guān)聯(lián)（即與系統(tǒng)本身無(wú)關(guān)的原因，例如由于安裝、運(yùn)輸?shù)仍斐桑?，和關(guān)聯(lián)故障兩大類(lèi)。而關(guān)聯(lián)性中又可分為系統(tǒng)性故障和偶然性（也稱(chēng)隨機(jī)性）故障。所謂系統(tǒng)性故障，是指一旦滿(mǎn)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(jī)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(lái)說(shuō)，隨機(jī)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(xiàn)漂移、電器元件可靠性下降等原因造成，這類(lèi)故障的排除較困難，需要反復(fù)試驗(yàn)才能確診。（8）從診斷方式分，分為有診斷顯示故障和無(wú)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(bào)警號(hào)，對(duì)應(yīng)維修手冊(cè)是較易判斷故障所在的，而對(duì)于無(wú)診斷顯示的故障，故障排除的難度較大，需要進(jìn)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(guò)分析資料判斷故障所在，或采用接口信號(hào)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(diǎn)逐個(gè)檢查（2）報(bào)警處理系統(tǒng)報(bào)警的處理：維修人員根據(jù)報(bào)警號(hào)后給出的具體信息與處理辦法自行處理。

機(jī)床報(bào)警和操作信息的處理：PLC系統(tǒng)將一些反映機(jī)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(guò)顯示器窗口給出，并且通過(guò)一些特定的按鍵可以看到更詳細(xì)的報(bào)警說(shuō)明，可以根據(jù)廠(chǎng)家提供的設(shè)備故障維護(hù)手冊(cè)進(jìn)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(xún)出相應(yīng)的信號(hào)狀態(tài)，按照邏輯關(guān)系找出故障所在并處理

無(wú)報(bào)警或無(wú)法報(bào)警的故障處理：當(dāng)系統(tǒng)已停機(jī)或系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警但工作不正常時(shí)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(guān)檢查法利用人的感官，注意發(fā)生故障時(shí)的各種現(xiàn)象。有無(wú)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(wú)松動(dòng)，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(jì)算機(jī)的快速處理數(shù)據(jù)的能力，對(duì)出錯(cuò)系統(tǒng)進(jìn)行多路、快速的信導(dǎo)采集和處理，然后由診斷程序進(jìn)行邏輯分析判斷，以確定系統(tǒng)是否存在故障，以及對(duì)故障進(jìn)行定位。包括開(kāi)機(jī)自診斷和在線(xiàn)自診斷兩種。（3）狀態(tài)檢查法數(shù)控（CNC）系統(tǒng)能以多頁(yè)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(jiàn)的有坐標(biāo)軸信息、刀具位置信息、與存儲(chǔ)器相關(guān)的狀態(tài)信息、與電機(jī)反饋信號(hào)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(bào)警指示燈顯示故障法在通過(guò)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(xiàn)路扳方