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數(shù)控車床的故障檢查方法
閱讀：610 發(fā)布時間：2013-8-12
數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computernumericalcontrolmachinetools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。
故障檢修
在數(shù)控機床中，大部分的故障都有資料可查，但也有一些故障，提供的報警信息較含糊甚至根本無報警，或者出現(xiàn)的周期較長，無規(guī)律，不定期，給查找分析帶來了很多困難。對這類機床故障，需要對具體情況分析，進行耐心的查找，而且檢查時特別需要機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。
加工精度異常故障：系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動、機械故障、機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常、機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥，是生產(chǎn)中數(shù)控機床加工精度異常故障的常見原因，找出相關(guān)故障點并進行處理，機床均可恢復正常。生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。
導致此類故障的原因主要有五個方面：
1、機床進給單位被改動或變化；
2、機床各軸的零點偏置（NULLOFFSET）異常；
3、軸向的反向間隙（BACKLASH）異常；
4、電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障；
5、機械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。
此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常。
機械故障導致的加工精度異常，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進行檢查。
1、檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標系（G54～G59）的校對及計算。
2、在點動方式下，反復運動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。
故障排除
1、初始化復位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行硬件診斷。
2、參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運行。
3、調(diào)節(jié)，*化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種zui簡單易行的辦法。通過對電位計的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。
*化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機械系統(tǒng)實現(xiàn)*匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺服系統(tǒng)達到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的*工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗，即調(diào)節(jié)使電機起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。
4、備件替換法：用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動，使機床迅速投入正常運轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是zui常用的排故辦法。
5、改善電源質(zhì)量法：一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預防性措施來減少電源板的故障。
6、維修信息跟蹤法：一些大的制造公司根據(jù)實際工作中由于設(shè)計缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確*地排除故障。
診斷方法
數(shù)控機床電氣故障診斷有故障檢測、故障判斷及隔離和故障定位三個階段。*階段的故障檢測就是對數(shù)控機床進行測試，判斷是否存在故障；第二階段是判定故障性質(zhì)，并分離出故障的部件或模塊；第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印制線路板，以縮短修理時間。為了及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，快速確定故障所在部位并能及時排除，要求故障診斷應(yīng)盡可能少且簡便，故障診斷所需的時間應(yīng)盡可能短。為此，可以采用以下的診斷方法：
1、直觀法
利用感覺器官，注意發(fā)生故障時的各種現(xiàn)象，如故障時有無火花、亮光產(chǎn)生，有無異常響聲、何處異常發(fā)熱及有無焦煳味等。仔細觀察可能發(fā)生故障的每塊印制線路板的表面狀況，有無燒毀和損傷痕跡，以進一步縮小檢查范圍，這是一種zui基本、zui常用的方法。
2、CNC系統(tǒng)的自診斷功能
依靠CNC系統(tǒng)快速處理數(shù)據(jù)的能力，對出錯部位進行多路、快速的信號采集和處理，然后由診斷程序進行邏輯分析判斷，以確定系統(tǒng)是否存在故障，及時對故障進行定位。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)自診斷功能可以分為以下兩類：
1）開機自診斷開機自診斷是指從每次通電開始至進入正常的運行準備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內(nèi)部的診斷程序自動執(zhí)行對CPU、存儲器、總線、I/O單元等模塊、印制線路板、CRT單元、光電閱讀機及軟盤驅(qū)動器等設(shè)備運行前的功能測試，確認系統(tǒng)的主要硬件是否可以正常工作。
2）故障信息提示當機床運行中發(fā)生故障時，在CRT顯示器上會顯示編號和內(nèi)容。根據(jù)提示，查閱有關(guān)維修手冊，確認引起故障的原因及排除方法。一般來說，數(shù)控機床診斷功能提示的故障信息越豐富，越能給故障診斷帶來方便。但要注意的是，有些故障根據(jù)故障內(nèi)容提示和查閱手冊可直接確認故障原因；而有些故障的真正原因與故障內(nèi)容提示不相符，或一個故障顯示有多個故障原因，這就要求維修人員必須找出它們之間的內(nèi)在，間接地確認故障原因。
3、數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查
CNC系統(tǒng)的自診斷不但能在CRT顯示器上顯示故障報警信息，而且能以多頁的“診斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)”的形式提供機床參數(shù)和狀態(tài)信息，常見的數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查有參數(shù)檢查和接口檢查兩種。
1）參數(shù)檢查數(shù)控機床的機床數(shù)據(jù)是經(jīng)過一系列試驗和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機床正常運行的保證。這些數(shù)據(jù)包括增益、加速度、輪廓監(jiān)控允差、反向間隙補償值和絲杠螺距補償值等。當受到外部干擾時，會使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生混亂，機床不能正常工作。
2）接口檢查CNC系統(tǒng)與機床之間的輸入/輸出接口信號包括CNC系統(tǒng)與PLC、PLC與機床之間接口輸入/輸出信號。數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出接口診斷能將所有開關(guān)量信號的狀態(tài)顯示在CRT顯示器上，用“1”或“0”表示信號的有無，利用狀態(tài)顯示可以檢查CNC系統(tǒng)是否已將信號輸出到機床側(cè)，機床側(cè)的開關(guān)量等信號是否已輸入到CNC系統(tǒng)，從而可將故障定位在機床側(cè)或是在CNC系統(tǒng)。
4、報警指示燈顯示故障
現(xiàn)代數(shù)控機床的CNC系統(tǒng)內(nèi)部，除了上述的自診斷功能和狀態(tài)顯示等“軟件”報警外，還有許多“硬件”報警指示燈，它們分布在電源、伺服驅(qū)動和輸入/輸出等裝置上，根據(jù)這些報警燈的指示可判斷故障的原因。
5、備板置換法
利用備用的電路板來替換有故障疑點的模板，是一種快速而簡便的判斷故障原因的方法，常用于CNC系統(tǒng)的功能模塊，如CRT模塊、存儲器模塊等。需要注意的是，備板置換前，應(yīng)檢查有關(guān)電路，以免由于短路而造成好板損壞，同時，還應(yīng)檢查試驗板上的選擇開關(guān)和跨接線是否與原模板一致，有些模板還要注意模板上電位器的調(diào)整。置換存儲器板后，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求，對存儲器進行初始化操作，否則系統(tǒng)仍不能正常工作。
6、交換法
在數(shù)控機床中，常有功能相同的模塊或單元，將相同模塊或單元互相交換，觀察故障轉(zhuǎn)移的情況，就能快速確定故障的部位。這種方法常用于伺服進給驅(qū)動裝置的故障檢查，也可用于CNC系統(tǒng)內(nèi)相同模塊的互換。
7、敲擊法
CNC系統(tǒng)由各種電路板組成，每塊電路板上會有很多焊點，任何虛焊或接觸不良都可能出現(xiàn)故障。用絕緣物輕輕敲打有故障疑點的電路板、接插件或電器元件時，若故障出現(xiàn)，則故障很可能就在敲擊的部位。
8、測量比較法
為檢測方便，模塊或單元上設(shè)有檢測端子，利用萬用表、示波器等儀器儀表，通過這些端子檢測到的電平或波形，將正常值與故障時的值相比較，可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由于數(shù)控機床具有綜合性和復雜性的特點，引起故障的因素是多方面的。上述故障診斷方法有時要幾種同時應(yīng)用，對故障進行綜合分析，快速診斷出故障的部位，從而排除故障。同時，有些故障現(xiàn)象是電氣方面的，但引起的原因是機械方面的；反之，也可能故障現(xiàn)象是機械方面的，但引起的原因是電氣方面的；或者二者兼而有之。因此，對它的故障診斷往往不能單純地歸因于電氣方面或機械方面，而必須加以綜合，地進行考慮。
故障檢修
在數(shù)控機床中，大部分的故障都有資料可查，但也有一些故障，提供的報警信息較含糊甚至根本無報警，或者出現(xiàn)的周期較長，無規(guī)律，不定期，給查找分析帶來了很多困難。對這類機床故障，需要對具體情況分析，進行耐心的查找，而且檢查時特別需要機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。
加工精度異常故障：系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動、機械故障、機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常、機床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥，是生產(chǎn)中數(shù)控機床加工精度異常故障的常見原因，找出相關(guān)故障點并進行處理，機床均可恢復正常。生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。
導致此類故障的原因主要有五個方面：
1、機床進給單位被改動或變化；
2、機床各軸的零點偏置（NULLOFFSET）異常；
3、軸向的反向間隙（BACKLASH）異常；
4、電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障；
5、機械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。
此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常。
機械故障導致的加工精度異常，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進行檢查。
1、檢查機床精度異常時正運行的加工程序段，特別是刀具長度補償、加工坐標系（G54～G59）的校對及計算。
2、在點動方式下，反復運動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運動聲音異常，特別是快速點動，噪聲更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。
故障排除
1、初始化復位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行硬件診斷。
2、參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運行。
3、調(diào)節(jié)，*化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種zui簡單易行的辦法。通過對電位計的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。
*化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機械系統(tǒng)實現(xiàn)*匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺服系統(tǒng)達到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的*工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗，即調(diào)節(jié)使電機起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。
4、備件替換法：用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動，使機床迅速投入正常運轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是zui常用的排故辦法。
5、改善電源質(zhì)量法：一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預防性措施來減少電源板的故障。
6、維修信息跟蹤法：一些大的制造公司根據(jù)實際工作中由于設(shè)計缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確*地排除故障。
診斷方法
數(shù)控機床電氣故障診斷有故障檢測、故障判斷及隔離和故障定位三個階段。*階段的故障檢測就是對數(shù)控機床進行測試，判斷是否存在故障；第二階段是判定故障性質(zhì)，并分離出故障的部件或模塊；第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印制線路板，以縮短修理時間。為了及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，快速確定故障所在部位并能及時排除，要求故障診斷應(yīng)盡可能少且簡便，故障診斷所需的時間應(yīng)盡可能短。為此，可以采用以下的診斷方法：
1、直觀法
利用感覺器官，注意發(fā)生故障時的各種現(xiàn)象，如故障時有無火花、亮光產(chǎn)生，有無異常響聲、何處異常發(fā)熱及有無焦煳味等。仔細觀察可能發(fā)生故障的每塊印制線路板的表面狀況，有無燒毀和損傷痕跡，以進一步縮小檢查范圍，這是一種zui基本、zui常用的方法。
2、CNC系統(tǒng)的自診斷功能
依靠CNC系統(tǒng)快速處理數(shù)據(jù)的能力，對出錯部位進行多路、快速的信號采集和處理，然后由診斷程序進行邏輯分析判斷，以確定系統(tǒng)是否存在故障，及時對故障進行定位。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)自診斷功能可以分為以下兩類：
1）開機自診斷開機自診斷是指從每次通電開始至進入正常的運行準備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內(nèi)部的診斷程序自動執(zhí)行對CPU、存儲器、總線、I/O單元等模塊、印制線路板、CRT單元、光電閱讀機及軟盤驅(qū)動器等設(shè)備運行前的功能測試，確認系統(tǒng)的主要硬件是否可以正常工作。
2）故障信息提示當機床運行中發(fā)生故障時，在CRT顯示器上會顯示編號和內(nèi)容。根據(jù)提示，查閱有關(guān)維修手冊，確認引起故障的原因及排除方法。一般來說，數(shù)控機床診斷功能提示的故障信息越豐富，越能給故障診斷帶來方便。但要注意的是，有些故障根據(jù)故障內(nèi)容提示和查閱手冊可直接確認故障原因；而有些故障的真正原因與故障內(nèi)容提示不相符，或一個故障顯示有多個故障原因，這就要求維修人員必須找出它們之間的內(nèi)在，間接地確認故障原因。
3、數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查
CNC系統(tǒng)的自診斷不但能在CRT顯示器上顯示故障報警信息，而且能以多頁的“診斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)”的形式提供機床參數(shù)和狀態(tài)信息，常見的數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查有參數(shù)檢查和接口檢查兩種。
1）參數(shù)檢查數(shù)控機床的機床數(shù)據(jù)是經(jīng)過一系列試驗和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機床正常運行的保證。這些數(shù)據(jù)包括增益、加速度、輪廓監(jiān)控允差、反向間隙補償值和絲杠螺距補償值等。當受到外部干擾時，會使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生混亂，機床不能正常工作。
2）接口檢查CNC系統(tǒng)與機床之間的輸入/輸出接口信號包括CNC系統(tǒng)與PLC、PLC與機床之間接口輸入/輸出信號。數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出接口診斷能將所有開關(guān)量信號的狀態(tài)顯示在CRT顯示器上，用“1”或“0”表示信號的有無，利用狀態(tài)顯示可以檢查CNC系統(tǒng)是否已將信號輸出到機床側(cè)，機床側(cè)的開關(guān)量等信號是否已輸入到CNC系統(tǒng)，從而可將故障定位在機床側(cè)或是在CNC系統(tǒng)。
4、報警指示燈顯示故障
現(xiàn)代數(shù)控機床的CNC系統(tǒng)內(nèi)部，除了上述的自診斷功能和狀態(tài)顯示等“軟件”報警外，還有許多“硬件”報警指示燈，它們分布在電源、伺服驅(qū)動和輸入/輸出等裝置上，根據(jù)這些報警燈的指示可判斷故障的原因。
5、備板置換法
利用備用的電路板來替換有故障疑點的模板，是一種快速而簡便的判斷故障原因的方法，常用于CNC系統(tǒng)的功能模塊，如CRT模塊、存儲器模塊等。需要注意的是，備板置換前，應(yīng)檢查有關(guān)電路，以免由于短路而造成好板損壞，同時，還應(yīng)檢查試驗板上的選擇開關(guān)和跨接線是否與原模板一致，有些模板還要注意模板上電位器的調(diào)整。置換存儲器板后，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求，對存儲器進行初始化操作，否則系統(tǒng)仍不能正常工作。
6、交換法
在數(shù)控機床中，常有功能相同的模塊或單元，將相同模塊或單元互相交換，觀察故障轉(zhuǎn)移的情況，就能快速確定故障的部位。這種方法常用于伺服進給驅(qū)動裝置的故障檢查，也可用于CNC系統(tǒng)內(nèi)相同模塊的互換。
7、敲擊法
CNC系統(tǒng)由各種電路板組成，每塊電路板上會有很多焊點，任何虛焊或接觸不良都可能出現(xiàn)故障。用絕緣物輕輕敲打有故障疑點的電路板、接插件或電器元件時，若故障出現(xiàn)，則故障很可能就在敲擊的部位。
8、測量比較法
為檢測方便，模塊或單元上設(shè)有檢測端子，利用萬用表、示波器等儀器儀表，通過這些端子檢測到的電平或波形，將正常值與故障時的值相比較，可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由于數(shù)控機床具有綜合性和復雜性的特點，引起故障的因素是多方面的。上述故障診斷方法有時要幾種同時應(yīng)用，對故障進行綜合分析，快速診斷出故障的部位，從而排除故障。同時，有些故障現(xiàn)象是電氣方面的，但引起的原因是機械方面的；反之，也可能故障現(xiàn)象是機械方面的，但引起的原因是電氣方面的；或者二者兼而有之。因此，對它的故障診斷往往不能單純地歸因于電氣方面或機械方面，而必須加以綜合，地進行考慮。