數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修第1頁/共87頁③

全功能型的0-C系列：0-TC用于通用車床、自動(dòng)車床，0-MC用于銑床、鉆床、加工中心，0-GCC用于內(nèi)、外圓磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于雙刀架4軸車床。④

高性能/價(jià)格比的0i系列：整體軟件功能包，高速、高精度加工，并具有網(wǎng)絡(luò)功能。0i-MB/MA用于加工中心和銑床，4軸4聯(lián)動(dòng)；0i-TB/TA用于車床，4軸2聯(lián)動(dòng)，0i-mateMA用于銑床，3軸3聯(lián)動(dòng)；0i-mateTA用于車床，2軸2聯(lián)動(dòng)。第2頁/共87頁⑤

具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型CNC16i/18i/21i系列：控制單元與LCD集成于一體，具有網(wǎng)絡(luò)功能，超高速串行數(shù)據(jù)通訊。其中FS16i-MB的插補(bǔ)、位置檢測和伺服控制以納米為單位。16i最大可控8軸，6軸聯(lián)動(dòng)；18i最大可控6軸，4軸聯(lián)動(dòng)；21i最大可控4軸，4軸聯(lián)動(dòng)。除此之外，還有實(shí)現(xiàn)機(jī)床個(gè)性化的CNC16/18/160/180系列。第3頁/共87頁2、SIEMENS公司的主要數(shù)控系統(tǒng)①SINUMERIK802S/C：用于車床、銑床等，可控3個(gè)進(jìn)給軸和1個(gè)主軸，802S適于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，802C適于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有數(shù)字I/O接口。②SINUMERIK802D：控制4個(gè)數(shù)字進(jìn)給軸和1個(gè)主軸，PLCI/O模塊，具有圖形式循環(huán)編程，車削、銑削/鉆削工藝循環(huán)，F(xiàn)RAME（包括移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和縮放）等功能，為復(fù)雜加工任務(wù)提供智能控制。③SINUMERIK810D：用于數(shù)字閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制，最多可控6軸（包括1個(gè)主軸和1個(gè)輔助主軸），緊湊型可編程輸入/輸出。④SINUMERIK840D：全數(shù)字模塊化數(shù)控設(shè)計(jì)，用于復(fù)雜機(jī)床、模塊化旋轉(zhuǎn)加工機(jī)床和傳送機(jī)，最大可控31個(gè)坐標(biāo)軸。第4頁/共87頁3、FAGOR數(shù)控系統(tǒng)①CNC8070是目前FAGOR最高檔數(shù)控系統(tǒng)，代表FAGOR頂級(jí)水平。是CNC技術(shù)與PC技術(shù)的結(jié)晶，是與PC兼容的數(shù)控系統(tǒng)，采用PentiumCPU，可運(yùn)行WINDOWS和MS-DOS?？煽刂?6軸+3電子手輪+2主軸，可運(yùn)行VISUALBASIC，VISUALC++，程序段處理時(shí)間<1ms，PLC可達(dá)1024輸入點(diǎn)/1024輸出點(diǎn)，具有以太網(wǎng)、CAN、SERCOS通訊接口，可選用±10V模擬量接口。②8055系列數(shù)控系統(tǒng)是FAGOR高檔數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)7軸7聯(lián)動(dòng)+主軸+手輪控制。按其處理速度不同分為8055/A、8055/B、8055/C三種檔次。適用于車床、車削中心、銑床、加工中心及其他數(shù)控設(shè)備。具有連續(xù)數(shù)字化仿形、RTCP補(bǔ)償、內(nèi)部邏輯分析儀、SERCOS接口、遠(yuǎn)程診斷等許多高級(jí)功能。第5頁/共87頁③8040/8055-i標(biāo)準(zhǔn)系列屬中高檔數(shù)控系統(tǒng)，采用中央單元與顯示單元合為一體的結(jié)構(gòu)，8040可控4軸4聯(lián)動(dòng)+主軸+2個(gè)手輪。8055-i可實(shí)現(xiàn)7軸7聯(lián)動(dòng)+主軸+2個(gè)手輪，兩者用戶內(nèi)存均可達(dá)到1MB字節(jié)且具有±10V模擬量接口及數(shù)字化SERCOS光纜接口，可配置帶CAN接口的分布式PLC。④8040/8055-i/8055TCO/MCO系列是一種開放式的數(shù)控系統(tǒng)，可供OEM再開發(fā)成為專用數(shù)控系統(tǒng)，適用于任何機(jī)床設(shè)備。⑤8040/8055-i/8055TC/MC系列是人機(jī)對(duì)話式數(shù)控系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是無須采用ISO代碼編程，可將零件圖中的數(shù)據(jù)通過人機(jī)交互圖形界面直接輸入系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)編程俗稱傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)第6頁/共87頁4、華中數(shù)控系統(tǒng)華中數(shù)控以“世紀(jì)星”系列數(shù)控單元為典型產(chǎn)品，HNC-21T為車削系統(tǒng)，最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為4軸；HNC-21/22M為銑削系統(tǒng)，最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為4軸，采用開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC。伺服系統(tǒng)的主要產(chǎn)品包括：HSV-11系列交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置，HSV-16系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)裝置與電機(jī)，永磁同步交流伺服電機(jī)等。第7頁/共87頁第8頁/共87頁第9頁/共87頁第10頁/共87頁第11頁/共87頁第12頁/共87頁第13頁/共87頁第14頁/共87頁第15頁/共87頁第16頁/共87頁第17頁/共87頁第18頁/共87頁第19頁/共87頁FANUC0CCNC內(nèi)部連接第20頁/共87頁MEM主板存儲(chǔ)器控制板J37J27CRT/MDI

單元CN2CH1KM1RS232CI/O設(shè)備手搖脈沖發(fā)生器M5M3M12CCX5CPA7電池電源單元CP2CP3CP2CP15CP1J28J24J151BWG6.FBK3.F電源ON/OFF電路AC220V輸出（分扇單元等）AC220V單相輸入BN6.F主軸控制電路M26M27主軸位置編碼器CAFBK3.FBK3.F第21頁/共87頁I/O主板M1M2I/O單元H50.FH50.FH50.FH50.MH50.F電氣柜M18M19M20H50.MH50.MH50.MH50.MH50.M第22頁/共87頁AXE主板基本軸控制板X軸伺服放大器X軸伺服電機(jī)X軸編碼器分離型編碼器或光柵尺Y軸伺服放大器Y軸伺服電機(jī)Y軸編碼器Z軸伺服放大器Z軸伺服電機(jī)Z軸編碼器電池使用絕對(duì)編碼器時(shí)需此電池H20.MH20.FCHCHCHB軸伺服放大器B軸伺服電機(jī)B軸編碼器CHH20.FH20.MH20.FH20.FH20.MH20.FH20.FH20.MH20.FH20.F分離型編碼器或光柵尺分離型編碼器或光柵尺分離型編碼器或光柵尺M(jìn)185M184M186M187M188M189M194M195M196M197M198M199CPA9第23頁/共87頁2.2數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能2.2.1數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能1.啟動(dòng)自診斷(StartDiagnostics)

所謂啟動(dòng)診斷是指CNC系統(tǒng)每次從通電開始到進(jìn)入正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動(dòng)執(zhí)行的診斷。診斷的內(nèi)容為系統(tǒng)中最關(guān)鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如CPU、存儲(chǔ)器、I／O單元等模塊以及CRT／MDI單元、軟盤單元等裝置或外圍設(shè)備。有的CNC系統(tǒng)啟動(dòng)診斷程序還能對(duì)配置進(jìn)行檢查，用以確定所有指定的設(shè)備、模塊是否都已正常地聯(lián)接，甚至還能對(duì)某些重要的芯片，如RAM、ROM、LSI(專用大規(guī)模集成電路)是否插裝到位、選擇的規(guī)格型號(hào)是否正確進(jìn)行診斷。第24頁/共87頁

例如，F(xiàn)ANUCll系統(tǒng)的啟動(dòng)診斷程序在執(zhí)行時(shí)，在系統(tǒng)主板上的七段顯示器反映出診斷情況，在診斷執(zhí)行過程中按：8—9—8—7—6—5—4—3—2—1的過程變化。

9—是對(duì)CPU進(jìn)行復(fù)位，并開始執(zhí)行診斷指令。

8—進(jìn)行RAM試驗(yàn)檢查。如出錯(cuò)，則顯示B，表示RAM檢查出錯(cuò)。

7—對(duì)RAM進(jìn)行消除，亦即對(duì)上述試驗(yàn)內(nèi)容清除為0，為正常運(yùn)行作好準(zhǔn)備。

第25頁/共87頁6—對(duì)BAC芯片(總線隨機(jī)控制)進(jìn)行初始化，如果檢查通不過，顯示A，則說明主板與CRT之間傳輸有問題；如顯示C，則表示有不用的單元被連接，亦即板接錯(cuò)了；如顯示F，表示I／O板或連接用的電纜不好；如顯示H，表示所連的連接單元識(shí)別號(hào)不對(duì)；如顯示c(小寫字母)，表示光纜傳輸出錯(cuò)；如顯示J；表示PLC接口轉(zhuǎn)換未輸出信號(hào)。5—對(duì)MDI進(jìn)行檢查。4—對(duì)CRT初始化。第26頁/共87頁3—顯示CRT初始化畫面(如軟件系列號(hào)，版號(hào))。此時(shí)，如顯示L，表示PLC未通過檢查，亦即PLC控制軟件有誤；如顯示O，則是系統(tǒng)末通過初始化(TPL)方式，表示系統(tǒng)的控制軟件有問題。

2—表示完成系統(tǒng)的初始化工作。

l—表示系統(tǒng)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如此時(shí)不是顯示1而是E，則表示系統(tǒng)出錯(cuò)。也即系統(tǒng)的主板或ROM板上硬件有故障或是CNC控制軟件有故障。在一般情況下，CRT也將顯示出報(bào)警信息，但當(dāng)故障與顯示功能有關(guān)時(shí)，CRT就不能顯示報(bào)警信息，，只能依靠七段顯示器的顯示來判斷?！?7頁/共87頁2．在線診斷(on—LineDiagnostics)

在線診斷是指通過CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對(duì)CNC系統(tǒng)本身以及與CNC裝置相連的各個(gè)進(jìn)給伺服單元、伺服電動(dòng)機(jī)、主軸伺服單元和主軸電動(dòng)機(jī)以及外圍設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會(huì)停止。第28頁/共87頁CNC系統(tǒng)的自診斷能力不僅能在CRT上顯示故障報(bào)警信息，而且還能以“診斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)”的形式為用戶提供各種機(jī)床狀態(tài)信息，這些信息有：●CNC系統(tǒng)與機(jī)床之間的接口輸入／輸出信號(hào)狀態(tài)；●CNC與PLC之間輸入/輸出信號(hào)狀態(tài)；PLC與機(jī)床之間輸入/輸出信號(hào)狀態(tài)；●各坐標(biāo)軸位置的偏差值；●刀具距機(jī)床參考點(diǎn)的距離；●CNC內(nèi)部各存儲(chǔ)器的狀態(tài)信息；●伺服系統(tǒng)的狀態(tài)信息；●MDI面板、機(jī)床操作面板的狀態(tài)信息等等。第29頁/共87頁

故障信息顯示的內(nèi)容一般有上百條，最多可達(dá)上千條。這許多信息大都以報(bào)警號(hào)和適當(dāng)注釋的形式出現(xiàn)。一般可分成幾大類：①過熱報(bào)警類；②系統(tǒng)報(bào)警類；②存儲(chǔ)器報(bào)警類；④編程/設(shè)定類，這類故障均為操作、編程錯(cuò)誤引起的軟故障；⑤伺服類，即與伺服單元和伺服電動(dòng)機(jī)有關(guān)的故障報(bào)警；⑥行程開關(guān)報(bào)警類；⑦印制電路板間的連接故障類。。第30頁/共87頁例：某臺(tái)XK5040數(shù)控立銑，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC3MA。驅(qū)動(dòng)Z坐標(biāo)軸時(shí)產(chǎn)生31號(hào)報(bào)警。診斷：查閱維修手冊(cè)知道3l號(hào)報(bào)警為誤差寄存器的數(shù)值大于規(guī)定值，根據(jù)31號(hào)報(bào)警提示，將3l號(hào)機(jī)床參數(shù)的數(shù)值由2000改為5000，與x、y坐標(biāo)軸的機(jī)床參數(shù)相同。用手輪驅(qū)動(dòng)Z軸，3l號(hào)報(bào)警消除，但又產(chǎn)生了32號(hào)報(bào)警。查維修手冊(cè)可知32號(hào)報(bào)警是Z軸誤差寄存器的數(shù)值超過了±32767或數(shù)模變換器的命令值超出了-8192一+8191的范圍。將Z軸誤差寄存器的數(shù)值改為3333后，32號(hào)報(bào)警消除，可是31號(hào)報(bào)警又出現(xiàn)。反復(fù)修改機(jī)床參數(shù)，故障均不能排除。第31頁/共87頁

為了診斷Z軸位置控制單元是否出了故障，將800、80l、802診斷號(hào)調(diào)出，發(fā)現(xiàn)800診斷號(hào)內(nèi)數(shù)值在—l與-2之間變化，801診斷號(hào)內(nèi)數(shù)值在+l與-1之間變化，802診斷號(hào)內(nèi)數(shù)值卻為0，這表明Z軸伺服驅(qū)動(dòng)單元出現(xiàn)了故障。將Z坐標(biāo)軸與y坐標(biāo)軸的位置控制信號(hào)進(jìn)行交換，即用y軸位置控制信號(hào)去控制Z軸，用Z軸位置控制信號(hào)去控制Y軸，Y坐標(biāo)軸發(fā)生31號(hào)報(bào)警，診斷號(hào)80l診斷號(hào)內(nèi)數(shù)值變?yōu)?，802診斷號(hào)內(nèi)數(shù)值不為0。確定了Z坐標(biāo)軸的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有故障。第32頁/共87頁

交換Z坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸伺服驅(qū)動(dòng)單元，仍不能排除故障。交換Z坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸伺服電機(jī)后，Z坐標(biāo)軸控制信號(hào)能驅(qū)動(dòng)Y坐標(biāo)軸，Y坐標(biāo)軸控制信號(hào)不能驅(qū)動(dòng)Z坐標(biāo)軸。這樣就將故障定位在Z坐標(biāo)軸的伺服電機(jī)，打開3軸伺服電機(jī)，發(fā)現(xiàn)脈沖編碼器與電機(jī)之間的十字連接塊脫落，導(dǎo)致脈沖編碼器無反饋信號(hào)而產(chǎn)生故障報(bào)警。將十字連接塊重新連接好，故障排除。第33頁/共87頁例:某臺(tái)MKC500臥式加工中心，采用IEMENS820型數(shù)控系統(tǒng)。工作臺(tái)分度盤不回落，出現(xiàn)7035號(hào)報(bào)警。診斷：根據(jù)隨機(jī)技術(shù)資料可知，工作臺(tái)分度盤不回落與工作臺(tái)的SQ25、SQ28傳感器有關(guān)。通過監(jiān)視器調(diào)出機(jī)床狀態(tài)信息，觀察到SQ28傳感器工作狀態(tài)E10．6為1，表明工作臺(tái)分度盤旋轉(zhuǎn)到位信號(hào)正常；SQ25傳感器工作狀態(tài)El0.0為0，表明工作臺(tái)分度盤未回落，輸出端口A4.7為0。因而KM32接觸器末吸合，YS06電磁閥也就不吸合，工作臺(tái)分度盤不能回落。第34頁/共87頁

檢查液壓系統(tǒng)工作正常，手動(dòng)YS06電磁閥，工作臺(tái)分度盤能回落，松開YS06電磁閥，工作臺(tái)分度盤又上升，這表明故障發(fā)生在PLC內(nèi)。用PG650編程器調(diào)出PLC的梯形圖，發(fā)現(xiàn)A4.7這條線路中F173.5未復(fù)位，導(dǎo)致該線路中的RS觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，造成故障報(bào)警。將該處強(qiáng)行復(fù)位，故障排除。第35頁/共87頁3、離線診斷（Off-LineDiagnostics）當(dāng)CNC系統(tǒng)出現(xiàn)故障或要判定系統(tǒng)是否真有故障時(shí)，往往要停止加工和停機(jī)作檢查，這就叫離線診斷(或稱脫機(jī)診斷)。早期的CNC裝置是采用專用診斷紙帶對(duì)CNC系統(tǒng)進(jìn)行脫機(jī)診斷，現(xiàn)代CNC系統(tǒng)離線診斷所用軟件一般多已與CNC系統(tǒng)控制軟件一起存在CNC系統(tǒng)中，這樣維修診斷時(shí)更為方便。維修人員可以隨時(shí)用鍵盤調(diào)用這些程序并使之運(yùn)行，在CRT上觀察診斷結(jié)果。第36頁/共87頁現(xiàn)代診斷技術(shù)●通信診斷●自修復(fù)系統(tǒng)●人工智能（AI）專家診斷系統(tǒng)●神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第37頁/共87頁

例如：位置偏差量過大—4n0，4n1報(bào)警它表示NC指令的位置與實(shí)際機(jī)床位置的誤差(即位置偏差量)大于參數(shù)設(shè)定值。當(dāng)發(fā)生4n0報(bào)警時(shí)，表示停止中的位置偏差量過大。當(dāng)發(fā)生4n1報(bào)警時(shí)，表示移動(dòng)中的位置偏差量過大。它可以用診斷號(hào)DGN800—DGN803來確認(rèn)位置偏差量是否超過參數(shù)設(shè)定值。第38頁/共87頁①如沒有超過，則說明是軸卡不良；如超過，則應(yīng)觀察軸是否移動(dòng)了。如沒有移動(dòng)，則執(zhí)行第⑤步。否則，應(yīng)檢查與軸運(yùn)動(dòng)有關(guān)的參數(shù){如PRM004一504～507（移動(dòng)偏差臨界值），512～517（比例增益），518～521（G0速度），522—525（GO加減速時(shí)間），529，593～595（停止偏差極限值），601～604（指數(shù)加減速時(shí)間）

)值是否合適或進(jìn)給速度指令(F)是否過大。如不是這個(gè)原因，則執(zhí)行第②步。否則，應(yīng)變更參數(shù)或減少．進(jìn)給速度指令。②檢查伺服放大器的三相200V輸入電壓是否在允許波動(dòng)的范圍之內(nèi)(85％一110％)。如不正常，則執(zhí)行第④步。否則，應(yīng)檢查8000號(hào)以后的參數(shù)（CMR、DIRECTION、MOTORIDNO、FEEDGEAR），特別是電動(dòng)機(jī)的型式等是否正確。如正確，則執(zhí)行第③步。否則，應(yīng)變更不正確的參數(shù)值。第39頁/共87頁

③檢查指令線和反饋線是否有斷線或接線錯(cuò)誤。如有問題，則更換或修理電纜。否則，應(yīng)確認(rèn)伺服關(guān)斷信號(hào)(用診斷號(hào)DGNl05.0—105.3來檢查)是否有時(shí)有接通現(xiàn)象。如不正常，則要檢查機(jī)床強(qiáng)電梯形圖的邏輯關(guān)系。否則可能是由伺服放大器或軸控制電路或電動(dòng)機(jī)不良引起的。④檢查伺服電源變壓器的輸入電壓。如正常，則確認(rèn)伺服電源變壓器的連接及連接電纜正常。如不正常，則是伺服電源變壓器不良。⑤確認(rèn)軸操作中電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器是否有效。如制動(dòng)器已抱閘，則應(yīng)解除制動(dòng)。否則應(yīng)檢查電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線、伺服放大器及軸卡之間的連接電纜是否有斷線或接錯(cuò)線的現(xiàn)象。如都正常，則故障原因在于電動(dòng)機(jī)不良或軸電路不良或伺服放大器不良。第40頁/共87頁第41頁/共87頁第42頁/共87頁第43頁/共87頁第44頁/共87頁OVL：發(fā)生過載報(bào)警第45頁/共87頁第46頁/共87頁第47頁/共87頁第48頁/共87頁2.2.2其他故障診斷功能1、功能程序測試法功能程序測試法是將數(shù)控系統(tǒng)G、M、S、T、F功能的全部使用指令編成一個(gè)試驗(yàn)程序，存儲(chǔ)在軟盤上，故障診斷時(shí)運(yùn)行這個(gè)試驗(yàn)程序。功能程序測試法常應(yīng)用于以下場合：

(1)在機(jī)床加工中出現(xiàn)廢品，無法確定是由于加工程序錯(cuò)誤、操作不當(dāng)還是數(shù)控系統(tǒng)本身的故障引起。

(2)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好引起的。

(3)閑置時(shí)間較長的數(shù)控機(jī)床恢復(fù)使用時(shí)和對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修后。第49頁/共87頁1—所加工零件尺寸不對(duì)；2—自動(dòng)回零功能正常否，3一直線插補(bǔ)功能正常否；4一圓弧插補(bǔ)功能正常否；5一刀補(bǔ)功能正常否；6一自動(dòng)換刀功能正常否；7一固定循環(huán)功能正常否；8—功能齊全正常；9—自動(dòng)回原點(diǎn)故障；10—直線插補(bǔ)故障；11一圓弧插補(bǔ)故障；12一刀補(bǔ)功能故障；13一自動(dòng)換刀故障；14一固定循環(huán)故障第50頁/共87頁

例：某臺(tái)配備FAUC7CM數(shù)控系統(tǒng)的加工中心，加工零件的尺寸誤差大，系統(tǒng)無報(bào)警。使用功能程序測試法，將功能測試程序輸入系統(tǒng)，并空運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行到含有·G01、G02、G03、G18、G19、G41、G42等指令的四角帶圓弧的長方形典型圖形程序時(shí)，機(jī)床運(yùn)行軌跡與圖形尺寸不符，可以確定故障由刀補(bǔ)功能引起。刀補(bǔ)功能軟件存放在EPROM芯片中，更換該芯片后機(jī)床加工恢復(fù)正常。第51頁/共87頁

例：某臺(tái)配備FANUC9數(shù)控系統(tǒng)的立式銑床在自動(dòng)加工某一曲線零件時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，表面光潔度差。在運(yùn)行測試程序時(shí)，直線、圓弧插補(bǔ)皆無爬行，由此確定故障出在編程。仔細(xì)檢查加工程序后發(fā)現(xiàn)該加工曲線由眾多小段圓弧組成，編程時(shí)使用了G6l正確定位檢查指令。將程序中的G6l指令取消，改用G64(切削方式)指令后，爬行現(xiàn)象消除。第52頁/共87頁2．參數(shù)檢查法數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)是經(jīng)過試驗(yàn)和調(diào)整而取得的重要數(shù)據(jù)，通常存放在由電池保持的RAM中，當(dāng)電池電壓不足、數(shù)控裝置受干擾或數(shù)控系統(tǒng)長期不通電，數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)可能會(huì)丟失或出錯(cuò)，影響機(jī)床的正常工作。因此，參數(shù)檢查是故障診斷的重要方法之一。第53頁/共87頁例:某臺(tái)配備FANUC7CM系統(tǒng)的XK715F型數(shù)控立銑床，開機(jī)后不久出現(xiàn)7(伺服未難備好)、20、2l、22、23號(hào)(X、Y、ZU各坐標(biāo)軸速度超過)報(bào)警。這種故障常與參數(shù)有關(guān)，檢查參數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂。將參數(shù)重新輸入，上述5種報(bào)警消失。再對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)重新分配，機(jī)床恢復(fù)正常。第54頁/共87頁

例2．2．13某臺(tái)配備FANUC6TB系統(tǒng)的1200型數(shù)控車床，經(jīng)常出現(xiàn)411號(hào)報(bào)警，這表示

X軸的跟蹤誤差超出了參數(shù)限定值。對(duì)90號(hào)參數(shù)(位置增益)進(jìn)行調(diào)試，具體方法是運(yùn)行測試程序使X坐標(biāo)軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一邊調(diào)整位置增益參數(shù)值，一邊用示波器觀察測速機(jī)的輸出波形，調(diào)整到位置增益既比較大又無超調(diào)現(xiàn)象為止，故障排除。第55頁/共87頁3．交換法交換法是在數(shù)控系統(tǒng)中，將相同型號(hào)的電路板、模塊、集成電路和其他零部件進(jìn)行交換，觀察故障轉(zhuǎn)移情況，確定故障部位。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)某個(gè)坐標(biāo)軸出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不正常，如爬行、抖動(dòng)、時(shí)動(dòng)時(shí)不動(dòng)、二個(gè)方向動(dòng)另一個(gè)方向不動(dòng)等故障時(shí)，可以采用換軸法來確定故障部位。第56頁/共87頁例2．2．14某臺(tái)配備FANUC7CM系統(tǒng)的

XK715F型數(shù)控立銑床出現(xiàn)縱向拖板(y軸)正向進(jìn)給正常，反向進(jìn)給時(shí)動(dòng)時(shí)不動(dòng),采用手輪進(jìn)給時(shí)也是如此。這類故障可先采用換軸法來確定故障部位。第57頁/共87頁第58頁/共87頁采用此法之前要認(rèn)定：

1)故障在該板的可能性最大，用其他方法難以確定其好壞，做到有的放矢，而不能盲目換板；

2)數(shù)控系統(tǒng)各種電源正常，負(fù)載不短路，若將舊板拔下，不經(jīng)檢查和判斷就輕易地?fù)Q上新板，有可能造成新板的損壞。。第59頁/共87頁采用此法時(shí)還要注意：

1)若非對(duì)系統(tǒng)十分了解，有相當(dāng)?shù)陌盐?，一船不要輕易更換CPU板及存儲(chǔ)器板，否則有可能造成程序和機(jī)床參數(shù)的丟失，造成故障的擴(kuò)大；

2)若是EPROM板或板上有EPROM芯片，請(qǐng)注意存儲(chǔ)器芯片上貼的軟件版本標(biāo)簽是否與原板完全一致，若不一致，則不能更換；

3)有些板是通用的，要根據(jù)機(jī)床的具體情況及使用位置進(jìn)行設(shè)定。因此要注意板上撥動(dòng)開關(guān)的位置是否與原板一致。短路棒的設(shè)置是否與原板相同第60頁/共87頁4．隔離法有些故障，如軸抖動(dòng)、爬行，一時(shí)難以區(qū)分是數(shù)控部分故障，還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分故障造成的。通?？刹捎酶綦x法，將機(jī)電分離，數(shù)控與伺服分離，或?qū)⑽恢瞄]環(huán)分離作開環(huán)處理。這樣，復(fù)雜的問題就簡單了，就能較快地找到故障原因。第61頁/共87頁例2．2．18配備FANUC7CM系統(tǒng)的XK715F型數(shù)控立銑床，其旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(B軸)低速時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)正常，中、高速時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)。此時(shí)可采用隔離法將電動(dòng)機(jī)從轉(zhuǎn)盤上拆下后再運(yùn)轉(zhuǎn)，如仍有抖動(dòng)現(xiàn)象，可再將位置環(huán)脫開，外加速度指令(VOMD)給定信號(hào)給速度單元，再運(yùn)轉(zhuǎn)，如仍然抖動(dòng)，則可判定故障在電動(dòng)機(jī)或速度單元上。先打開電動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)大量冷卻油進(jìn)入內(nèi)部。經(jīng)洗刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部后再裝好，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)不再抖動(dòng)。第62頁/共87頁

故障現(xiàn)象：機(jī)床工作臺(tái)工作時(shí)發(fā)現(xiàn)X軸電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，無法正常使用。經(jīng)測試：電動(dòng)機(jī)電樞電流工作時(shí)約為額定電流的60％，但不工作時(shí)其電流也有40％左右。故障檢查與分析：該機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本FANUC公司的FANUC—BESK7CM系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)雖然發(fā)熱嚴(yán)重，但由于電動(dòng)機(jī)溫升指標(biāo)高，電流也沒有超過額定電流，因此數(shù)控系統(tǒng)并不發(fā)出任何報(bào)警信號(hào)。第63頁/共87頁X軸電動(dòng)機(jī)的負(fù)載比Y軸電動(dòng)機(jī)(驅(qū)動(dòng)橫向拖板的直流伺服電動(dòng)機(jī))的負(fù)載要小的多，但Y軸電動(dòng)機(jī)并不發(fā)熱，由此可以認(rèn)為X軸電動(dòng)機(jī)發(fā)熱應(yīng)該算是一種故障現(xiàn)象，至少是不正常的。直流電動(dòng)機(jī)電流過大，很可能是機(jī)械方面的阻力較大，造成電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大而引起的。問題是：為什么工作臺(tái)不運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)里也會(huì)流過那么大的電流呢?根據(jù)這一現(xiàn)象斷定故障源在電氣部分。第64頁/共87頁

直流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)沒有絕對(duì)平衡的狀態(tài)(除非切斷電源)，電動(dòng)機(jī)總是要朝著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過頭了，它又得返回，直至位置誤差等于零或近似為零為止(7M系統(tǒng)用軟件規(guī)定運(yùn)動(dòng)定位位置與指令位置之差值必須小于0.01mm)。直流伺服電動(dòng)機(jī)在不斷的運(yùn)動(dòng)中達(dá)到跟蹤誤差為零的相對(duì)平衡狀態(tài)，檢查23號(hào)參數(shù)(速度指令值)時(shí)就表現(xiàn)為，機(jī)床無位移指令時(shí)，速度命令值仍不會(huì)為零，末位有閃動(dòng)。但始終在某一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化。第65頁/共87頁

到此為止，問題就清楚了：縱向工作臺(tái)即使不處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍在作微量的轉(zhuǎn)動(dòng)，但電流如此大，很可能是負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大的緣故。問題是，縱向工作臺(tái)既然末做切削加工，又無位移量，X軸電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩從何而來?分析了NC系統(tǒng)中設(shè)定的各個(gè)跟X軸運(yùn)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)。6號(hào)參數(shù)是個(gè)反向間隙補(bǔ)償量。設(shè)定值X軸為0.28mm，Y軸為0.22mm，Z軸為0.03mm，回轉(zhuǎn)臺(tái)為0.008mm。從機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來分析，X軸是直線軸中最簡單的，電動(dòng)機(jī)通過柔性聯(lián)軸器跟滾珠絲桿直連，然后通過滾珠絲桿螺母副使縱向工作臺(tái)移動(dòng)，它不像別的直線軸那樣要經(jīng)過齒輪副等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。然而，X軸的反向間隙補(bǔ)償量卻比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比它復(fù)雜的多的Z軸大9倍，比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大得多的Y軸還大。第66頁/共87頁

顯而易見，這個(gè)反向間隙設(shè)定值是在極不正常的條件下測定后設(shè)置的。反向間隙補(bǔ)償量，應(yīng)理解為齒輪間隙傳動(dòng)鏈中其他間隙、絲桿與螺母間隙、工作臺(tái)負(fù)荷、工作臺(tái)所處的位置等各種因素的綜合結(jié)果。工作臺(tái)負(fù)荷、工作臺(tái)所處的位置這二個(gè)重要因素跟反向間隙的設(shè)定有著密切的關(guān)系，當(dāng)在工作臺(tái)上壓上一個(gè)極重的工件時(shí)，讓工作臺(tái)移動(dòng)0.01mm，電動(dòng)機(jī)將轉(zhuǎn)過比相對(duì)于0.01mm更大的角度。滾珠絲桿也相應(yīng)地要作更大的扭轉(zhuǎn)去推動(dòng)螺母帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)重負(fù)載條件下測定反向間隙，所測得的數(shù)值必定會(huì)比輕負(fù)載時(shí)大。這是因?yàn)闈L珠絲桿在重負(fù)載下產(chǎn)生了彈性扭轉(zhuǎn)形變的緣故。假使絲桿螺距是6mm，那么，每發(fā)生1°的扭轉(zhuǎn)形變，就少了相當(dāng)于0.017mm的直線位移量。這種現(xiàn)象叫失動(dòng)，而少走的距離就叫做失動(dòng)量。電動(dòng)機(jī)選型正確，機(jī)械調(diào)整良好的機(jī)床，失動(dòng)量會(huì)小到可以忽略的程度,機(jī)械調(diào)整不良的機(jī)床，即使剛性良好的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定的形變而造成失動(dòng)。第67頁/共87頁

試驗(yàn)一：機(jī)床只通電源，但不做回零操作，因此，由于沒有建立起絕對(duì)坐標(biāo)，反向間隙補(bǔ)償（6號(hào)參數(shù)）不起作用。在這種情況下，通電2—3h，機(jī)床不作任何運(yùn)動(dòng)，觀察X軸電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱。第二個(gè)試驗(yàn)是：機(jī)床通電，機(jī)床做回零操作，讓6號(hào)參數(shù)起作用，但只留下Y、Z和第四軸的反向間隙補(bǔ)償值，而人為地把X軸的值設(shè)定為零，仍讓機(jī)床通電2—3h，機(jī)床不作運(yùn)動(dòng)，觀察X軸電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱。試驗(yàn)的結(jié)果是一樣的：X軸電動(dòng)機(jī)與其他電動(dòng)機(jī)一樣，溫度始終正常。經(jīng)過這二個(gè)試驗(yàn)，證明調(diào)整機(jī)械的工作是相當(dāng)重要了。在調(diào)整了縱向工作臺(tái)的壓板螺釘和塞鐵的緊松之后，X軸電動(dòng)機(jī)的電流立即降低了，解決的辦法競?cè)绱撕唵?第68頁/共87頁

一般滾珠絲桿螺母副的間隙在經(jīng)過預(yù)加載荷處理后最多只0.01一0.02mm罷了，而X電的6號(hào)參數(shù)競有0.28mm，這就意味著，伺服電動(dòng)機(jī)雖未得到運(yùn)動(dòng)指令，僅在原位左右作來回調(diào)整（晃動(dòng)）時(shí)，每一次產(chǎn)生反轉(zhuǎn)動(dòng)作都必定會(huì)使?jié)L珠絲桿螺紋面跟螺母副的螺全面強(qiáng)烈地貼合摩擦，由于壓板、塞鐵太緊，電動(dòng)機(jī)的電流必定很大。這種情況只需維持2—3h，那怕工作臺(tái)不運(yùn)動(dòng)，大電流產(chǎn)生的熱量足以便電動(dòng)機(jī)發(fā)燙。第69頁/共87頁4、升降溫法人為地將元件溫度升高（低于元件的溫度參數(shù)）降低，加速一些溫度特性較差的元件件產(chǎn)生“病癥”或使“病癥”消除來尋找故障原因。例2．2．23配備FANIJC7Ck4系統(tǒng)的服715F型數(shù)控立銑床工作半小時(shí)后監(jiān)視器中部變暗，逐漸嚴(yán)重，最后全部變暗，無顯示。關(guān)機(jī)數(shù)小時(shí)之后再開，工作半小時(shí)之后，又“舊病復(fù)發(fā)”。故障發(fā)生時(shí)機(jī)床其他部分工作正常，估計(jì)故障在監(jiān)視器箱內(nèi)部，且與溫度有關(guān)。檢查監(jiān)視器箱內(nèi)部，兩處裝有冷卻風(fēng)扇，分別冷卻電源部分和接口板。人為地將接口板冷卻風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，使溫度上升，發(fā)現(xiàn)開機(jī)后僅幾分鐘就出現(xiàn)上述故障，可見該電路板熱穩(wěn)定性差，調(diào)換此板后故障消除。第70頁/共87頁例2．2．24與例2．2．23同型號(hào)數(shù)控機(jī)床，系統(tǒng)通電啟動(dòng)，正常運(yùn)行約10多分鐘后系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)，監(jiān)視器無任何報(bào)警信息，然而斷電停機(jī)冷卻10多分鐘后又能啟機(jī)工作數(shù)分鐘，隨后又重現(xiàn)上述故障。第71頁/共87頁

系統(tǒng)因故中斷又無報(bào)警顯示，故障原因在CPU控制系統(tǒng)上的可能性比較大。查位控板(01GN710)，發(fā)現(xiàn)該板上的紅色LED發(fā)光警示故障，提示位控環(huán)或CPU系統(tǒng)存在異常。經(jīng)檢查連接電路無異常，更換位控板后試機(jī)，故障依舊，故確診CPU板已壞。因該故障的特點(diǎn)是：系統(tǒng)中斷后，斷電停機(jī)冷卻10多分鐘后又能重新啟機(jī)工作，估計(jì)引起該故障的原因系CPU板上的某個(gè)元器件溫度特性太差。因無備板可供試機(jī)，故采用手背觸模CPU板上元器件溫升情況的方法。(采用此方法時(shí)須注意安全，雖然弱電不足為患，但仍應(yīng)站在絕緣墊上，采用單手觸模方法，尤其是在通電狀態(tài)下檢查電源板時(shí)更應(yīng)如此，以防強(qiáng)電竄人。)經(jīng)細(xì)心檢查，發(fā)現(xiàn)CPU板上的ROM存儲(chǔ)器區(qū)域有兩塊功ROM集成電路塊(型號(hào)PL97122E)的溫升異常(與同板同型號(hào)的其他12塊集成塊相比較)。為進(jìn)一步確診芯片好壞，用酒精棉球不斷冷卻這兩塊集成塊，結(jié)果冷卻時(shí)故障始終沒有發(fā)生，一旦停止冷卻數(shù)分鐘后，故障即發(fā)生，證實(shí)上述判斷正常，經(jīng)調(diào)換這兩塊ROM集成電路塊后故障排除。第72頁/共87頁5、敲擊法數(shù)控系統(tǒng)由各種電路板和連接插座組成，每塊電路板上含有很多焊點(diǎn)，任何虛焊或接觸不良都可能引起故障。用絕緣物輕輕敲打有接觸不良疑點(diǎn)的電路眾插件或元器件時(shí)，若機(jī)器出現(xiàn)故障，則故障很可能就在敲擊的部位。例2．2．25配備FANUC7CM系統(tǒng)的JCS—018立式加工中心，工作時(shí)