華中數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床常見故障診斷及維修

3/3華中數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床常見故障診斷及維修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CNC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(jìn)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?！叭藶椤币蛩兀藫p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。

“電磁干擾”，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)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。

CNC系統(tǒng)常見的軟件故障現(xiàn)象及其成因

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（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：

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?？刂崎_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(jìn)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)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：

●狀態(tài)診斷機床在負(fù)載情況下主軸與進(jìn)給軸的運動狀態(tài)。

●動作診斷診斷機床主軸、自動換刀（ATC）裝置、工作臺自動交換裝置（