第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護.ppt

1、2.1數控系統(tǒng)的特點 CNC裝置是數控系統(tǒng)的核心。數控機床是由軟件(存儲的程序)來實現數字控制的。數控系統(tǒng)的特殊性主要由它的核心裝置CNC裝置來體現的。而CNC裝置結構包括了軟件結構與硬件結構。如圖2-清楚地給出了作為數控系統(tǒng)核心CNC裝置的一般結構情況。其中，紙帶閱讀機往往被磁盤驅動器與計算機通訊接口所替代。 CNC裝置具有如下幾個重要特點： 數控裝置具有豐富的系統(tǒng)控制功能。如：刀具壽命管理、極坐標插補、圓弧插補、多邊形加工、簡易同步控制、軸控制、串行和模擬主軸控制、主軸剛性攻絲、多主軸控制功能、主軸同步控制功能、P圖形顯示、P梯形圖編輯功能(需要編程卡)等。 具有軟件結構與硬件結構。 工作

2、與傳遞的信號為電脈沖。 具有自診斷功能。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,圖2-1一般CNC裝置的結構,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,. 數控系統(tǒng)的自診斷 1啟動診斷 啟動診斷指數控系統(tǒng)從通電開始，到進入正常運行狀態(tài)階段所進行的診斷。診斷目的為確認數控系統(tǒng)各硬件模塊是否可以正常工作。 例1：一臺TOSNUC-600系統(tǒng)通電后，監(jiān)視器上顯示診斷內容。如果診斷顯示鎖定在某行不繼續(xù)向下顯示時，表明該行內容通不過。圖2-4的自診斷內容是：,圖 2-4 啟動診斷顯示,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,2在線診斷 在線診斷指數控系統(tǒng)在正堂工作情況下，通過系統(tǒng)內部的診

3、斷程序和相應的硬件環(huán)境，對系統(tǒng)運行的正確性的檢查。 3離線診斷 離線診斷是由經過專門訓練的人員進行的診斷，目的在于查明原因，精確確定故障部位。力求把故障定位在盡可能小的范圍內。例如縮小到某個模塊，某個印 刷線路板或板上的某部分電路，甚至某個芯片或器件。 2.3 數控系統(tǒng)的主要故障 2.3.1 數控系統(tǒng)的軟件故障診斷 1軟件配置 下面以西門子系統(tǒng)為例說明系統(tǒng)軟件的配置?？偟膩碚f系統(tǒng)軟件包括三部分。 (1)： 數控系統(tǒng)的生產廠家研制的啟動芯片、基本系統(tǒng)程序、加工循環(huán)、測量循環(huán)等。出于安全和保密的需要，這些程序在出廠前被預先寫入EPROM。用戶可以使用這部分內容，但不能修改它。,第2章 數控系統(tǒng)的故

4、障診斷及維護,(2)： 由機床廠家編制的針對具體機床所用的NC機床數據、PLC機床程序、PLC機床數據、PLC報警文本。這部分軟件是由機床廠家在出廠前分別寫入到RAM或EPROM，并提供有技術資料加以說明。由于存儲于RAM中的數據由電池進行保持，所以要做好備份。 (3)： 由機床用戶編制的加工主程序、加工子程序、刀具補償參數、零點偏置參數、R參數等組成。這部分軟件或參數被存儲于RAM中。這部分軟件或參數是與具體的加工密切相關的。因此，它們的設置、更改是機床正常完成加工所必備的。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,2數控系統(tǒng)的軟件故障現象及其成因（見書上表2.-3） 3數控系統(tǒng)的軟件故障的排除

5、對于軟件丟失或參數變化造成的運行異常、程序中斷、停機故障，可采取對數據程序更改或清除重新再輸入來恢復系統(tǒng)的正常工作。 對于程序運行或數據處理中發(fā)生中斷而造成的停機故障，可采用硬件復位或關掉數控機床總電源開關，然后再重新開機的方法排除故障。 NC復位、PLC復位能使后繼操作重新開始，而不會破壞有關軟件和正常處理的結果，以消除報警。亦可采用清除法，但對NC、PLC采用清除法時，可能會使數據全部丟失，應注意保護不想清除的數據。 開關系統(tǒng)電源是清除軟件故障的常用方法，但在出現故障報警或開關機之前一定要將報警的內容記錄下來，以便排除故障。 4零件加工程序帶來的故障 零件加工程序在運行中可能帶來的故障主要

6、有：程序的語法錯誤報警和邏輯錯誤報警。其主要的語法錯誤有：,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,（1）第一個代碼不是N代碼；（有些系統(tǒng)有這樣的要求） （2）N代碼后數值超過CNC系統(tǒng)所規(guī)定的范圍； （3）N代碼后數值為負數； （4）碰到了不認識的功能代碼； （5）坐標值代碼后的數據超越了機床行程范圍； （6）S代碼設定的主軸轉速越界； （7）F代碼設定的進給速度越界； （8）T代碼后的刀具號不合法； （9）遇到了CNC系統(tǒng)中沒有的G代碼，一般數控系統(tǒng)只能實現ISO標準或EIA標準中G代碼的一個子集； （10）遇到了CNC系統(tǒng)中沒有的M代碼，一般數控系統(tǒng)只能實現ISO標準或EIA標準中M代碼的一個

7、子集；,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,其主要的邏輯錯誤有 ： （1）在同一個數控加工程序段中先后出現了兩個或兩個以上同組的G代碼。例如同時編入了G41和G42是不允許的； （2）在同一個數控加工程序段中先后出現了兩個或兩個以上同組的M代碼。例如同時編入了M03和M04也是不允許的； （3）在同一個數控加工程序段中先后編入了互相矛盾的零件尺寸代碼。 （4）違反了CNC系統(tǒng)的設計約定。例如設計時約定一個數控加工程序段中一次最多只能編入三個M代碼，但在實際編程時編入了4個甚至更多個M代碼是不允許的。 2.3.2 數控系統(tǒng)的硬件故障診斷 1數控系統(tǒng)的硬件故障現象及其成因 如表2-4是與硬件故障相關

8、的常見故障現象。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,表2-4數控系統(tǒng)常見的硬件或器件故障現象,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,2數控系統(tǒng)的硬件故障的檢查與分析 數控系統(tǒng)的硬件故障泛指所有的電子器件故障，接插件故障，線路板（模塊）故障與線路故障等。其故障檢查過程因故障類型而異，以下所述方法無先后次序之分，可穿插進行，綜合分析，逐個排除。 （1）常規(guī)檢查 (2) I/O信號狀態(tài)檢查 對照有關說明書進行。 （3）故障現象分析法 (4) 系統(tǒng)分析法 (5) 面板顯示與指示燈顯示分析法 (6) 信號追蹤法 （7）靜態(tài)測量法 （8）動態(tài)測量法 2.4 利用機床參數來診斷數控系統(tǒng),第2章 數控系統(tǒng)的故障診

9、斷及維護,2.4.2 數控機床參數的分類 按照數據的形式FANUC 0i-MA數控系統(tǒng)的參數大致可分為位型和字型兩大類。其中位型又分位型和位軸型，字型又分字節(jié)型、字節(jié)軸型、字型、字軸型、雙字型、雙字軸型共8種。軸型參數允許參數分別設定給各個控制軸。位型參數就是對該參數的0至7這八位單獨設置“0”或“l(fā)”的數據。位型參數的格式，如圖2-6所示。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,字型參數的格式如圖2-7所示，其不同數據類型的數據有效輸入范圍，如書上表2-7所示。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,按參數的性質來分類，又可分為普通型參數和秘密級參數兩類。 1普通型參數 這類參數就是FANUC公司在

10、各類資料中公開提供的參數，這類參數都有較明確的說明，有些參數說明不太明確，經過實際聯機操作才能有較明確的了解。 2秘密級參數 這類參數在FANUC公司公開發(fā)表的各類資料中均無介紹。這類參數每個參數既無名稱和符號，又無任何說明，只是在隨機所帶的參數表中有初始的設定值，用戶是搞不清其含義的，而且一旦出現變化，用戶是無從下手解決的。必須要專門的維修人員才能解決。 2.4.3 數控機床參數的故障及其診斷 1產生參數故障的原因及排除 數控機床在使用過程中，在一些情況下會出現使數控機床參數全部丟失或個別參數改變的現象，主要原因如下： （1) 數控系統(tǒng)后備電池失效 （2) 操作者的誤操作 （3) 機床在DN

11、C狀態(tài)下加工工件或進行數據通訊過程中電網瞬間停電,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,當參數出現問題時，可以采用以下三種之一來恢復系統(tǒng)： 對照隨機資料逐個檢查機床的參數。當發(fā)現有不一致的參數。就硬拷貝該參數來恢復機床參數。這種方式不需要外部設備，但檢查并恢復一萬多個參數，費時費神，效率太低，容易出錯。 利用FANUC公司提供的備用的FANUC存儲卡、磁盤等進行參數輸入恢復。 利用計算機和數控機床的DNC功能通過DNC軟件進行參數輸入。這種方式效率高，操作簡單，輸入參數的出錯率極低從而受到所有用戶的歡迎。 一般來講，當在如下情況時可考慮先查參數： 多種報警同時并存：可能是電磁干擾或操作失誤所致干擾

12、性參數混亂。 (多種故障實際并存的可能性很小) 2長期閑置機床的停機故障：電池失電造成參數丟失混亂變化失電性參數混亂。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,3突然停電后機床的停機故障：電池失電失電性參數混亂。 4調試后使用的機床出現的報警停機，可報警卻不報警故障參數失匹。 5新工序工件材料或加工條件改變后出現故障：可能需要修整有關參數參數失匹。 6長期運行的老機床的各種超差故障(可修整參數方法來補償器件或傳動件誤差)、伺服電機溫升、高頻振動與噪聲。 7“無緣無故”出現不正?，F象，可能是參數被人為修改過了一人為性參數混亂。 2.5數控機床的啟、停運動故障 1主軸不能啟動 2機床啟動后出現失控現象

13、機床不能動作，出現“死機”,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,2.6 回參考點故障 2.6.1 回參考點的方式 方式一（見圖2-8）,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,方式二（見圖2-9）,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,方式三（見圖2-10）,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,方式四（見圖2-11）,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,2.6.2 回參考點的故障類型及排除 回參考點的故障一般來說主要有三類情況： 第一類是返回參考點時機床停止位置與參考點位置不一致。在這類情況中又有3種情況： 1. 停止位置偏離參考點一個柵格間距 所謂柵格間距是指：由于光柵尺可產生零標志位信號，每產生一個零標志

14、位信號相當于坐標軸移動一個距離，將該距離按一定等分數分割得到的數據即為柵格間距，其大小由參數確定。一般情況下，光柵尺的柵格間距為光柵尺上兩個零標志之間的距離。 出現停止位置偏離參考點一個柵格間距的故障，多數情況是由減速檔塊安裝位置不正確或減速檔塊太短所致。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,2. 隨機偏差，沒有規(guī)律性 造成此故障的原因有多種，較為主要的是：外界干擾，如屏蔽地連接不良，檢測反饋元件的通信電纜與電源電纜靠得太近；脈沖編碼器的電源電壓過低；脈沖編碼器損壞；數控系統(tǒng)的主印刷線路板不良；伺服電機與工作臺聯軸器連接松動；伺服軸電路板或伺服放大器板不良等。 3.微小誤差 產生此類故障的原因多數為電纜或連接器接觸不良，或因主印刷電路板及速度控制單元工作性能不良，造成位置偏置量過大。此時，需有針對性地檢查。,第2章 數控系統(tǒng)的故障診斷及維護,第二類情況 這一類故障的產生原因主要是回參考點減速開關產生的信號或零標志位脈沖信號失效