數(shù)控維修課件 9-數(shù)控系統(tǒng)故障診斷

第三章數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷與維修3.1

概述3.2

故障診斷方法3.3

控制系統(tǒng)故障診斷3.4

伺服系統(tǒng)故障診斷學(xué)習(xí)目的數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，為便于對查找數(shù)控系統(tǒng)的故障，本章介紹了數(shù)控系統(tǒng)故障分類，數(shù)控系統(tǒng)故障診斷原則，數(shù)控系統(tǒng)故障診斷步驟，數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法，控制系統(tǒng)故障診斷，伺服系統(tǒng)故障診斷，通過介紹常見故障的現(xiàn)象，可能產(chǎn)生這種故障的原因，以便按照故障現(xiàn)象、綜合現(xiàn)場情況，從最可能產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因開始查找故障。不同的數(shù)控系統(tǒng)雖然在結(jié)構(gòu)和性能上有所區(qū)別，但隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)也由簡單的診斷朝著多功能的高級診斷或智能化方向發(fā)展，在故障診斷上有它們的共性。熟悉和掌握數(shù)控系統(tǒng)故障診斷的步驟和方法，了解組成數(shù)控裝置的控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的常見故障及其診斷，對提高故障診斷效率是很有幫助的。3.1

概述3.1.1故障分類數(shù)控系統(tǒng)故障分類的方法很多，按故障發(fā)生后有無報警顯示分；1.有報警顯示的故障這類故障又可分為硬件報警顯示與軟件報警顯示兩種。2.無報警顯示的故障(1)硬件報警顯示的故障硬件報警顯示通常是指各單元裝置上的警示燈(一般由LED發(fā)光管或小型指示燈組成)的指示。在數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)有用以指示故障部位的警示燈，如控制操作面板、位置控制印制電路板、伺服控制單元、主軸單元、電源單元以及光電閱讀機(jī)、穿孔機(jī)等外設(shè)裝置上常設(shè)有這類警示燈。一旦數(shù)控系統(tǒng)的這些警示燈指示故障狀態(tài)后，均可大致分析判斷出故障發(fā)生的部位與性質(zhì)，這無疑給故障分析診斷帶來極大方便。因此，維修人員日常維護(hù)和排除故障時應(yīng)認(rèn)真檢查這些警示燈的狀態(tài)是否正常。

(2)軟件報警顯示故障軟件報警顯示通常是指CRT顯示器上顯示出來的報警號報警信息。由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能，一旦檢測到故障，即按故障的級別進(jìn)行處理，同時在CRT上以報警號形式顯示該故障信息。這類報警顯示常見的有：存儲器警示、過熱警示，伺服系統(tǒng)警示、軸超程警示、程序出錯警示、主軸警示、過載警示以及斷線警示等等，通常，少則幾十種，多則上千種，這無疑為故障判斷和排除提供極大幫助。軟件報警有來自NC的報警和來自PLC的報警，NC報警為數(shù)控部分的故障報警，可通過顯示的報警號，對照維修手冊中有關(guān)NC故障報警原因內(nèi)容，來確定可能產(chǎn)生該故障的原因。PLC報警顯示由PLC的報警信息文本所提供，大多數(shù)屬于機(jī)床側(cè)的故障報警，可通過所顯示的報警號，對照維修手冊中有關(guān)PLC故障報警信息、PLC接口說明以及PLC程序等內(nèi)容，檢查PLC有關(guān)接口和內(nèi)部繼電器狀態(tài)，來確定該故障所產(chǎn)生的原因。通常，PLC報警發(fā)生的可能性要比NC報警高得多。2.無報警顯示的故障

這類故障發(fā)生時無任何硬件或軟件的報警顯示，因此分析診斷難度較大。例如：機(jī)床通電后，在手動方式或自動方式運(yùn)行X軸時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，無任何報警顯示；機(jī)床在自動方式運(yùn)行突然停止，而CRT顯示器上無任何報警顯示；在運(yùn)行機(jī)床某軸時發(fā)生異常聲響，一般也無故障報警顯示。一些早期的數(shù)控系統(tǒng)由于自診斷功能不強(qiáng)，尚未采用PLC控制器，無PLC報警信息文本，出現(xiàn)無報警顯示的故障情況會更多一些。對于無報警顯示故障，通常要具體情況具體分析，要根據(jù)故障發(fā)生的前后變化狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。例如上述X軸在運(yùn)行時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，可首先判斷是數(shù)控部分故障還是伺服部分故障，具體做法是：在手搖脈沖進(jìn)給方式，，可均勻地旋轉(zhuǎn)手搖脈沖發(fā)生器，同時分別觀察比較CRT顯示器上y軸、Z軸與X軸進(jìn)給數(shù)字的變化速率。通常，如數(shù)控部分正常，三個軸的上述變化速率應(yīng)基本相同，從而可確定爬行故障是X軸的伺服部分或是機(jī)械傳動所造成。3.1.2故障診斷原則

在診斷故障時應(yīng)掌握以下原則：(1)先外部后內(nèi)部(2)先機(jī)械后電氣(3)先靜后動(4)先公用后專用(5)先簡單后復(fù)雜(6)先一般后特殊(1)先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、電氣一體化的機(jī)床，故其故障的發(fā)生必然要從機(jī)械、液壓、電氣這三者綜合反映出來。數(shù)控機(jī)床的維修要求維修人員掌握“先外部后內(nèi)部”的原則，即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先采用望、聽、嗅、問、摸等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。比如：數(shù)控機(jī)床中，外部的行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、液壓氣動元件以及印制電路間的連接部位，因其接觸不良造成信號傳遞失靈，是產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床故障的重要因素。此外，由于工業(yè)環(huán)境中，溫度、濕度變化較大，油污或粉塵對元件及電路板的污染，機(jī)械的振動等，對于信號傳送通道和接插件都將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在維修中重視這些因素，首先檢查這些部位就可以迅速排除較多的故障。另外，盡量避免隨意地啟封、拆卸、不適當(dāng)?shù)拇蟛鸫笮?，往往會擴(kuò)大故障，使機(jī)床大傷元?dú)猓瑔适Ь?，降低性能?/p>

(2)先機(jī)械后電氣由于數(shù)控機(jī)床是一種自動化程度高、技術(shù)復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備，一般來講，機(jī)械故障較易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度較大些。先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的維修中，首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動、液壓部分是否存在阻塞現(xiàn)象等等。從實際的經(jīng)驗來看，數(shù)控機(jī)床的故障中有很大部分是由機(jī)械動作失靈引起的。所以，在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。

(3)先靜后動維修人員本身要做到先靜后動，不可盲目動手，應(yīng)先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，閱讀機(jī)床說明書、圖樣資料后，方可動手查找處理故障。其次，對有故障的機(jī)床也要本著先靜后動的原則，先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過觀察測試、分析，確認(rèn)為非惡性故障，或非破壞性故障后，方可給機(jī)床通電，在運(yùn)行工況下，進(jìn)行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，查找故障。然而對惡性的破壞性故障，必須先行排除危險后，方可進(jìn)行通電，在運(yùn)行工況下進(jìn)行動態(tài)診斷。

(4)先公用后專用公用性的問題往往影響全局，而專用性的問題只影響局部。如機(jī)床的幾個進(jìn)給軸都不能運(yùn)動，這時應(yīng)先檢查和排除各軸公用的CNC、PLC、電源、液壓等公用部分的故障，然后再設(shè)法排除某軸的局部問題。又如電網(wǎng)或主電源故障是全局性的，因此一般應(yīng)首先檢查電源部分，看看熔絲是否正常，直流電壓輸出是否正常?？傊?，只有先解決影響一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才有可能迎刃而解。

(5)先簡單后復(fù)雜當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋、一時無從下手時，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。常常在解決簡單故障的過程中，難度大的問題也可能變得容易，或者在排除簡單故障時受到啟發(fā)，對復(fù)雜故障的認(rèn)識更為清晰，從而也有了解決辦法。(6)先一般后特殊在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。例如：一臺FANUC0T數(shù)控車床Z軸回零不準(zhǔn)，常常是由于降速擋塊位置移動所造成。一旦出現(xiàn)這一故障，應(yīng)先檢查該擋塊位置，在排除這一常見的可能性故障之后，再檢查脈沖編碼器、位置控制等環(huán)節(jié)。3.1.3故障診斷步驟

無論是早期故障，還是偶發(fā)故障，數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟都是相同的。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時，除非出現(xiàn)危及數(shù)控機(jī)床或人身安全的緊急情況，一般不要關(guān)斷電源，要盡可能地保持機(jī)床原來的狀態(tài)不變，并對出現(xiàn)的一些信號和現(xiàn)象作好記錄，維修人員不要急于動手盲目處理，首先要查看故障記錄，向操作人員詢問故障出現(xiàn)的全過程。若已經(jīng)關(guān)機(jī)，要確認(rèn)通電對系統(tǒng)無危險的情況下，再通電觀察，特別要注意確定以下主要故障信息：

1)故障發(fā)生時報警號和報警提示是什么?哪些指示燈和發(fā)光管指示了什么報警?2)故障發(fā)生在哪個程序段?執(zhí)行何種指令?故障發(fā)生前進(jìn)行了何種操作?3)故障發(fā)生在何種速度下?某軸處于什么位置?與指令值的誤差量有多大?4)以前是否發(fā)生過類似故障?現(xiàn)場有無異?，F(xiàn)象?故障是否重復(fù)發(fā)生?5)有無其他偶然因素，如突然停電、外線電壓波動較大、打雷、某部位進(jìn)水等。故障診斷一般按下列步驟進(jìn)行：

(1)詳細(xì)了解故障情況例如當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生振動或超調(diào)現(xiàn)象時，要弄清楚是發(fā)生在全部軸還是某一軸。如果是某一軸。是全程還是某一位置，是一運(yùn)動就發(fā)生還是僅在快速、進(jìn)給狀態(tài)某速度、加速或減速的某個狀態(tài)下發(fā)生。為了進(jìn)一步了解故障情況，要對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行初步檢查，并著重檢查CRT上的顯示內(nèi)容、控制柜中的故障指示燈、狀態(tài)指示燈或作報警用的數(shù)碼管。當(dāng)故障情況允許時，最好開機(jī)試驗，詳細(xì)觀察故障情況。(2)分析故障原因根據(jù)故障情況進(jìn)行分析，縮小范圍，確定故障源查找的方向和手段。對故障現(xiàn)象進(jìn)行全面了解后，下一步可根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障可能存在的位置，即哪一部分出現(xiàn)故障可能導(dǎo)致如此現(xiàn)象。有些故障與其他部分聯(lián)系較少，容易確定查找的方向，而有些故障原因很多，難以用簡單的方法確定出故障源查找方向，這就要仔細(xì)查閱有關(guān)的數(shù)控機(jī)床資料，弄清與故障有關(guān)的各種因素，確定若干個查找方向，并逐一進(jìn)行查找。

(3)由表及里進(jìn)行故障源查找故障查找一般是從易到難，從外圍到內(nèi)部逐步進(jìn)行。所謂難易，包括技術(shù)上的復(fù)雜程度和拆卸裝配方面的難易程度。技術(shù)上的復(fù)雜程度是指判斷其是否有故障存在的難易程度。在故障診斷的過程中，首先應(yīng)該檢查可直接接近或經(jīng)過簡單的拆卸即可進(jìn)行檢查的那些部位，然后檢查要進(jìn)行大量的拆卸工作之后才能接近和進(jìn)行檢查的那些部位。3.1.4故障診斷技術(shù)絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都有診斷程序。所謂診斷程序就是對數(shù)控機(jī)床各部分包括數(shù)控系統(tǒng)本身進(jìn)行狀態(tài)或故障檢測的軟件。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時，可利用該程序診斷出故障源所在范圍或具體位置。故障自診斷技術(shù)是當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)一項十分重要的技術(shù)，它的強(qiáng)弱是評價系統(tǒng)性能的一項重要指標(biāo)。隨著微處理機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強(qiáng)，從原來簡單的診斷朝著多功能和智能化方向發(fā)展。其報警種類，由不足10種發(fā)展到現(xiàn)在的上千種。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，借助系統(tǒng)的自診斷功能，往往可以迅速、準(zhǔn)確地查明原因并確定故障部位。因此，對維修人員來說，熟悉和運(yùn)用系統(tǒng)的自診斷動能是十分重要的。當(dāng)前使用的各種CNC系統(tǒng)的診斷方法歸納起來大致可分為三大類。

1.啟動診斷(StartDiagnostics)2.在線診斷(On—LineDiagnostics)3.離線診斷(Off—LineDiagnostics)4.現(xiàn)代診斷技術(shù)1.啟動診斷(StartDiagnostics)

所謂啟動診斷是指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、存儲器、I／O單元等模塊以及CRT／MDI單元、紙帶閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外圍設(shè)備。有的CNC系統(tǒng)啟動診斷程序還能對配置進(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)格型號是否正確進(jìn)行診斷。只有當(dāng)全部項目都確診無誤之后，整個系統(tǒng)才能進(jìn)入正常運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)，否則，CNC系統(tǒng)將通過CRT畫面或用硬件(如發(fā)光二極管)報警方式指出故障信息。此時，啟動診斷過程不能結(jié)束，系統(tǒng)不能投入運(yùn)行。上述啟動診斷程序約在數(shù)秒鐘內(nèi)結(jié)束，一般不會超過一分鐘。例如，F(xiàn)ANUC11系統(tǒng)的啟動診斷程序在執(zhí)行時，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—l的過程變化。在正常結(jié)束時將停在1的位置。在每次數(shù)字變化過程中反映出不同的檢查內(nèi)容，其中：9—是對CPU進(jìn)行復(fù)位，并開始執(zhí)行診斷指令。

8—進(jìn)行RAM試驗檢查。如出錯，則顯示B，表示RAM檢查出錯?！?—顯示CRT初始化畫面(如軟件系列號，版號等)。此時，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。

1—表示系統(tǒng)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如此時不是顯示1而是E，則表示系統(tǒng)出錯。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也將顯示出報警信息，但當(dāng)故障與顯示功能有關(guān)時，CRT就不能顯示報警信息，只能依靠七段顯示器的顯示來判斷。

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，對CNC系統(tǒng)本身以及與CNC裝置相連的各個進(jìn)給伺服單元、伺服電動機(jī)、主軸伺服單元和主軸電動機(jī)以及外圍設(shè)備等進(jìn)行自動診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停止?，F(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)具有豐富的運(yùn)行自診斷功能，CNC系統(tǒng)的自診斷能力不僅能在CRT上顯示故障報警信息，而且還能以多頁的“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／輸出信號狀態(tài)；CNC與PLC之間輸入／輸出信號狀態(tài)；PLC與機(jī)床之間輸入／輸出信號狀態(tài)；各坐標(biāo)軸位置的偏差值；刀具距機(jī)床參考點的距離；CNC內(nèi)部各存儲器的狀態(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。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，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)，離線診斷的主要目的是故障導(dǎo)通和故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍內(nèi)，例如縮小到某個模塊，某個電路板上的某部分電路，某個芯片或器件，這種更為精確的故障定位，對于徹底修復(fù)故障系統(tǒng)是十分必要的。

離線診斷可以在現(xiàn)場，也可以在維修中心或CNC系統(tǒng)制造廠進(jìn)行。早期的CNC裝置是采用專用診斷紙帶對CNC系統(tǒng)進(jìn)行脫機(jī)診斷，診斷紙帶提供診斷所需數(shù)據(jù)。診斷時將診斷紙帶內(nèi)容讀入CNC系統(tǒng)的RAM中，系統(tǒng)中的微處理器根據(jù)相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以判斷系統(tǒng)是否有故障并確定故障的位置?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)離線診斷用軟件，一般多已與CNC系統(tǒng)控制軟件一起存在CNC系統(tǒng)中，這樣維修診斷時更為方便。CincinnatiAcramatic850和350即將這些診斷程序與CNC控制程序一同存入CNC中，維修人員可以隨時用鍵盤調(diào)用這些程序并使之運(yùn)行，在CRT上觀察診斷結(jié)果。上述診斷程序的調(diào)用和執(zhí)行并不復(fù)雜，首先接通控制系統(tǒng)電源，并按下MANUAL鍵，再將控制柜內(nèi)的一個轉(zhuǎn)換開關(guān)由“0”打到“1”的位置，即將整個控制系統(tǒng)從工作狀態(tài)變?yōu)樵\斷狀態(tài)。按下MENU鍵，控制系統(tǒng)主菜單即出現(xiàn)在CRT上。將光標(biāo)移到DIAGNOSTIC項上，按下ENTER鍵，CRT上即出現(xiàn)12個診斷程序的名稱，以供選擇。用光標(biāo)確定要進(jìn)行診斷的項目，按規(guī)定的方法進(jìn)行診斷運(yùn)行即可。4.現(xiàn)代診斷技術(shù)隨著IC和微機(jī)的性能／價格比的提高，近年來，國外已將一些新的概念和方法成功地引入到診斷領(lǐng)域，使診斷技術(shù)進(jìn)入到一個更高的階段。這些新的診斷技術(shù)，有的已走向?qū)嵱?，有的正在研制和完善過程中，主要有下述幾種：(1)通信診斷通信診斷也稱遠(yuǎn)程系統(tǒng)診斷或“海外診斷”。德國的西門子公司在CNC系統(tǒng)診斷中采用了這種診斷功能。用戶只需把CNC系統(tǒng)中專用“通信接口”連接到普通電話線路上，而在西門子公司維修中心的專用通信診斷計算機(jī)的“數(shù)據(jù)電話”也連接到電話線路上，然后由計算機(jī)向CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測試數(shù)據(jù)輸回到計算機(jī)進(jìn)行分析并得出結(jié)論。。隨后又將診斷結(jié)論和處理辦法通知用戶。診斷系統(tǒng)除用于故障發(fā)生后的診斷外，還可為用戶作定期的預(yù)防性診斷，維修人員不必親臨現(xiàn)場，只需按預(yù)定的時間對機(jī)床作一系列運(yùn)行檢查，在維修中心分析診斷數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)可能存在的故障隱患。這類CNC系統(tǒng)必須具備遠(yuǎn)程診斷接口及聯(lián)網(wǎng)功能

(2)自修復(fù)系統(tǒng)所謂自修復(fù)系統(tǒng)就是在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有備用模塊，在CNC系統(tǒng)的軟件中裝有自修復(fù)程序，當(dāng)該軟件在運(yùn)行時一旦發(fā)現(xiàn)某個模塊有故障時，系統(tǒng)一方面將故障信息顯示在CRT上，同時自動尋找是否有備用模塊。如有備用模塊，則系統(tǒng)能自動使故障模塊脫機(jī)而接通備用模塊，從而使系統(tǒng)較快地進(jìn)入正常工作狀態(tài)。由此可見，所謂自修復(fù)實際上是“冗余”概念的一種應(yīng)用。這個方案非常適用于無人管理的自動化或是不允許長時間停止工作的重要場合。美國的A350系統(tǒng)就已采用了這種自修復(fù)技術(shù)。在A350系統(tǒng)的機(jī)籠空余處安裝了一塊備用的CPU板，一旦系統(tǒng)中所用的4塊CPU板中任何一塊出現(xiàn)故障時，均能立即用備用板替代故障板。但自修復(fù)技術(shù)需要將備板插入到機(jī)籠中的備用插槽上。從理論上講，備用模塊的品種越多越好，但這無疑增加了系統(tǒng)的成本，所以往往只是配備一些極其重要的或易出故障的備用板。另一方面，要求備用模板其他部分通信聯(lián)系應(yīng)與被替換的模板相同，所以本方案只適用于總線結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。(3)人工智能(A1)專家故障診斷系統(tǒng)所謂專家系統(tǒng)是指這樣的一種系統(tǒng)：①在處理實際問題時，本來需要有具有某個領(lǐng)域的專門知識的專家來，通過專家分析和解釋數(shù)據(jù)并作出決定。為了像專家那樣地解決問題，以計算機(jī)為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)就是力求去收集足夠多的專家知識：②專家系統(tǒng)利用專家推理方法的計算機(jī)模型來解決問題，并且得到的結(jié)論和專家相同，因此，專家系統(tǒng)的重要部分是推理，這也是專家系統(tǒng)不同于一般的資料庫系統(tǒng)和知識庫系統(tǒng)。在后者的系統(tǒng)中，只是簡單地儲存答案，人們可在機(jī)器中搜索，而在專家系統(tǒng)中儲存的不只是答案，還應(yīng)具有推理能力與知識。專家系統(tǒng)的組成如圖3—1所示。圖3-1

專家系統(tǒng)的組成根據(jù)上述原理，F(xiàn)ANUC公司已將專家系統(tǒng)引入FANUC15系統(tǒng)中，用于故障的診斷。它是由知識庫(KnowledgeBase)，推理機(jī)(1nferenceEngine)和人機(jī)控制器(MMC——ManMachineControl)三部分組成。其中，知識庫存在15系統(tǒng)的存儲器中，它儲存著專家們掌握的有關(guān)CNC領(lǐng)域的各種故障原因及其處理方法，而推理機(jī)具有推理的能力，能夠根據(jù)知識推導(dǎo)出結(jié)論，不是簡單地去搜索現(xiàn)成的答案。。因此，它的推理軟件，以知識庫為根據(jù)，分析、查找故障原因。FANUCl5系統(tǒng)的推理機(jī)是一種采用“后向推理”策略的高級診斷系統(tǒng)。所謂后向推理，是指先假設(shè)結(jié)論，然后回頭檢查支持結(jié)論的條件是否具備。如條件具備，則結(jié)論成立，所以它不同于先有條件、后得結(jié)果的前向推理，以便更快地獲得診斷結(jié)論。在使用時，普通操作者通過15系統(tǒng)上的MDI／CRT操作，只作簡單的會話式問答操作，就能如同專家一樣，診斷出CNC系統(tǒng)或機(jī)床的故障3.2

故障診斷方法由于數(shù)控系統(tǒng)故障千變?nèi)f化，其原因往往比較復(fù)雜。同時，數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測試，也不能將故障原因定位到具體的元器件上，往往是一個報警號指示出眾多的故障原因，使人難以下手。因此，要迅速診斷故障原因，及時排除故障，很有必要總結(jié)出一些行之有效的方法。多年來，廣大維修人員在大量的數(shù)控機(jī)床維修實踐中，摸索出不少實踐證明可快速找出故障、排除故障的方法。下面將結(jié)合維修實例，詳細(xì)介紹常用的幾種故障診斷方法。3.2.1觀察檢查法3.2.2功能程序測試法3.2.3PLC程序法3.2.4

修改狀態(tài)識別法3.2.5接口信號法3.2.6試探交換法3.3

控制系統(tǒng)故障診斷常見控制系統(tǒng)故障數(shù)控裝置控制系統(tǒng)故障主要利用自診斷功能報警號，計算機(jī)各板的信息狀態(tài)指示燈、各關(guān)鍵測試點的波形、電壓值，各有關(guān)電位器的調(diào)整，各短路銷的設(shè)定，專用診斷元件，并參考控制系統(tǒng)維修手冊、電氣圖冊等加以排除?？刂葡到y(tǒng)部分的常見故障如下：3.2.1觀察檢查法一般檢查方法和步驟如下1.直觀檢查2.預(yù)檢查3.電源檢查4.接地檢查與插頭、連接電纜檢查5.機(jī)床數(shù)據(jù)檢查3.2.2功能程序測試法

功能程序測試法是將所修數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T、F功能的全部使用指令編成一試驗程序，并穿成紙帶或存儲在軟盤上。在故障診斷時運(yùn)行這個程序，可快速判定哪個功能不良或喪失。功能程序測試法常應(yīng)用于以下場合：1)機(jī)床加工造成廢品而一時無法確定是編程、操作不當(dāng)、還是數(shù)控系統(tǒng)故障時；2)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。如不能可靠地執(zhí)行各加工指令，可連續(xù)循環(huán)執(zhí)行功能測試程序來診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3)閑置時間較長的數(shù)控機(jī)床在投入使用，或?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時。圖3—5

功能程序測試流程圖3.2.3PLC程序法

PLC程序法在診斷、控制和剖析數(shù)控系統(tǒng)PLC部分故障時，應(yīng)用十分廣泛。現(xiàn)以西門子SINUMERIK850系統(tǒng)為例，說明如何應(yīng)用PLC程序法排除和維修PLC方面的故障。SINUMERIK850系統(tǒng)一般有兩種報警，即NC報警和PLC報警。其中，NC報警是由西門子公司設(shè)置的，其具體的診斷和處理方法，詳見西門子專用報警說明。而PLC報警則是由用戶設(shè)置的機(jī)床報警，它是機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床的電器控制特點，結(jié)合PLC程序的邏輯關(guān)系，將一些能夠反映機(jī)床接口電器控制的故障或操作信息，以特定的報警號或文字在CRT上顯示出來。PLC程序法就是針對此類報警提示對故障進(jìn)行分析處理的。一般用PLC程序法處理故障分以下6個步驟：步驟1：按PLC報警號查閱機(jī)床廠提供的排故手冊，以找到相應(yīng)的“PLC程序模塊號”(如PB、FB、SB等)和相應(yīng)的報警點(如輸入點、輸出點、標(biāo)志位、計時器等)。這里所謂的“報警點”并不一定是故障點，也可能是指某標(biāo)志位，其報警是受上位邏輯運(yùn)算結(jié)果的影響，而不是直接的故障報警點。步驟2：按查到的“模塊號”或“報警點”查找機(jī)床廠提供的PLC程序，找到所有有關(guān)的程序段(SEGMENT)及所有影響“報警點”信號狀態(tài)的編序塊(BLOCK)。步驟3：對上述BLOCK進(jìn)行信號邏輯狀態(tài)分析，力求確定各BLOCK中操作數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)信號狀態(tài)。步驟4：進(jìn)行現(xiàn)場實時診斷。通過操作選擇“診斷”功能(按DIAGNOSIS軟件或通過PG675編程器的在線測試)，即可實時讀出所需操作數(shù)的信號狀態(tài)。然后，將實時狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若有不同點，則該點即是所要搜尋的故障點。步驟5：按電氣圖查找故障點對應(yīng)的故障元件(可用BW4040EX等在線測試儀)，并查詢在關(guān)廠商提供的資料說明。步驟6：調(diào)整或更換元器件，排除故障。對于機(jī)床報警的處理，其方法是多種多樣的，具體采用何種方法，可視實際報警特征而定。與傳統(tǒng)電路圖法相比較，PLC程序法的適應(yīng)性更廣泛。傳統(tǒng)電路圖法只能局限于直接報警的PLC報警處理，而PLC程序法不僅能處理直接報警點，而且更適用于間接報警點的報警處理。因此，結(jié)合這種方法，即可實現(xiàn)機(jī)床報警的全面處理。同時，由于PLC程序是機(jī)床廠根據(jù)機(jī)床電氣控制部分的特點而編制設(shè)計的，它等效于傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，所以，PLC程序的邏輯分析過程，是完全符合機(jī)床設(shè)計和控制原理的。并且，此方法簡單易學(xué)，便于維修人員掌握運(yùn)用。此外，PLC程序法遵循一定的執(zhí)行步序，整個診斷流程的實現(xiàn)保證了故障定位的準(zhǔn)確性和時效性。因此，正確運(yùn)用PLC程序法，可以大大縮短機(jī)床的故障停機(jī)時間。3.2.4

修改狀態(tài)識別法早期生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)在使用中為彌補(bǔ)不足而修改其軟、硬件，可能引起“狀態(tài)”故障。此時，應(yīng)及時了解和掌握NC(包括PLC)方面的最新維修資料，以便在出現(xiàn)故障后獲取故障提示，從而盡快確定故障源。3.2.5接口信號法當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，由于數(shù)控機(jī)床各個控制部分大多采用半閉環(huán)或閉環(huán)控制方法，其控制鏈回路中的每一個環(huán)節(jié)都代表一個控制部分。各環(huán)節(jié)之間又是通過I／O接口互為控制。如果利用接口部分輸入、輸出信號的變化狀況加以分析，一般可找出故障出現(xiàn)的控制環(huán)節(jié)，從而迅速排除非故障區(qū)域，以達(dá)到縮小故障源診斷范圍的目的。3.2.6試探交換法這是一種在一定條件下采用的方法。當(dāng)經(jīng)過努力仍不能確定故障源在哪塊電路板時，采用試探交換法是行之有效的。具體來說，就是將懷疑目標(biāo)用備用板進(jìn)行更換，或用機(jī)床上相同的板進(jìn)行互換。然后啟動機(jī)床，觀察故障現(xiàn)象是否消失或轉(zhuǎn)移，以確定故障的具體位置。如果故障現(xiàn)象仍然存在，說明故障與所更換的電路板無關(guān)；若故障消失或轉(zhuǎn)移，則說明更換之板正是故障板。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。采用此法時還要注意：

1)若非對系統(tǒng)十分了解，有相當(dāng)?shù)陌盐眨话悴灰p易更換CPU板及存儲器板，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，請注意存儲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。試探交換法一般是行之有效的，是一種常用的故障診斷方法。但要小心謹(jǐn)慎地進(jìn)行，否則，達(dá)不到預(yù)期的目的，反而使故障復(fù)雜化，也可能損壞備用板或引起嚴(yán)重后果3.3

控制系統(tǒng)故障診斷常見控制系統(tǒng)故障數(shù)控裝置控制系統(tǒng)故障主要利用自診斷功能報警號，計算機(jī)各板的信息狀態(tài)指示燈、各關(guān)鍵測試點的波形、電壓值，各有關(guān)電位器的調(diào)整，各短路銷的設(shè)定，專用診斷元件，并參考控制系統(tǒng)維修手冊、電氣圖冊等加以排除?？刂葡到y(tǒng)部分的常見故障如下：1.電池報警故障當(dāng)數(shù)控機(jī)床斷電時，為保存好機(jī)床控制系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)及加工程序，需靠后備電池予以支持。這些電池到了使用壽命其電壓低于允許值時，就產(chǎn)生電池故障報警。當(dāng)報警燈亮?xí)r，應(yīng)及時予以更換，否則，機(jī)床參數(shù)就容易丟失。因為換電池容易丟失機(jī)床參數(shù)，因此應(yīng)該在機(jī)床通電時更換電池，以保證系統(tǒng)能正常地工作。

2.鍵盤故障在用鍵盤輸入程序時，若發(fā)現(xiàn)有關(guān)字符不能輸入、不能消除、程序不能復(fù)位或顯示屏不能變換頁面等故障，應(yīng)首先考慮有關(guān)按鍵是否接觸不好，予以修復(fù)或更換。若不見成效或者所用按鍵都不起作用，，可進(jìn)一步檢查該部分的接口電路、系統(tǒng)控制軟件及電纜連接狀況等。

3.熔絲故障控制系統(tǒng)內(nèi)熔絲燒斷故障，多出現(xiàn)于對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行測量時的誤操作，或由于機(jī)床發(fā)生了撞車等意外事故。因此，維修人員要熟悉各熔絲的保護(hù)范圍，以便發(fā)生問題時能及時查出并予以更換。4.刀位參數(shù)的更改

FANUCl0T系統(tǒng)控制的F12數(shù)控車床帶有兩個換刀臺，在加工過程中，由于機(jī)床的突然斷電或因意外操作了急停按鈕，使機(jī)床刀具的實際位置與計算機(jī)內(nèi)存的刀位號不符，如果操作者不注意，往往會發(fā)生撞車或打刀廢活等事故。因此，一旦發(fā)現(xiàn)刀位不對時，應(yīng)及時核對控制系統(tǒng)內(nèi)存刀位號與實際刀臺位置是否相符，若不符，應(yīng)參閱說明書介紹的方法，及時將控制系統(tǒng)內(nèi)存中的刀位號改為與刀臺位置一致。5.控制系統(tǒng)的“NOTREADY(沒準(zhǔn)備好)”故障

1)應(yīng)首先檢查CRT顯示面板上是否有其他故障指示燈亮及故障信息提示，若有問題應(yīng)按故障信息目錄的提示去解決。

2)檢查伺服系統(tǒng)電源裝置是否有熔絲斷、斷路器跳閘等問題，若合閘或更換了熔絲后斷路器再跳閘，應(yīng)檢查電源部分是否有問題；檢查是否有電動機(jī)過熱，大功率晶體管組件過電流等故障而使計算機(jī)監(jiān)控電路起作用；檢查控制系統(tǒng)各板是否有故障燈顯示。

3)檢查控制系統(tǒng)所需各交流電源、直流電源的電壓值是否正常。若電壓不正常也可造成邏輯混亂而產(chǎn)生“NOTREADY'’故障。6.機(jī)床參數(shù)的修改對每臺數(shù)控機(jī)床都要充分了解并掌握各機(jī)床參數(shù)的含義及功能，它除能幫助操作者很好地了解該機(jī)床的性能外，有的還有利于提高機(jī)床的工作效率或用于排除故障。近年來數(shù)控機(jī)床的軟件功能比較豐富，通過對有關(guān)參數(shù)的更改可擴(kuò)展機(jī)床的功能、提高各軸的進(jìn)給率及主軸轉(zhuǎn)速的上限值、在循環(huán)加工中縮短退刀的空行程距離等，從而達(dá)到提高工作效率的目的。7．機(jī)床軟超程故障的排除

FANUCl0系統(tǒng)控制的F12數(shù)控車床，由于編程或操作失誤而發(fā)生OT001～OT006等軟超程故障，有時以超程的反方向運(yùn)動可以解除。若上述方法無效時，可按如下辦法解除：①同時按壓“—”和“．”鍵起動電源；②CRT上顯示IPL方式及如下內(nèi)容：1CUMPMEMORY2—3CLEARFILE4SETTING5—6ENDIPL③鍵人“4”、“INPUT”以選擇“SETTING”；④鍵人“N’’之后，顯示“CHECKSOFTATPOWERON?”；⑤第②項再次顯示之后，鍵人“6”、“INPUT”則改變IPL方式，故障自然消除。當(dāng)然，控制系統(tǒng)部分的故障現(xiàn)象遠(yuǎn)不止這些。如CRT顯示裝置的亮度不夠、幀不同步，無顯示；光電閱讀機(jī)的故障；輸入、輸出打印機(jī)故障；機(jī)床參數(shù)的全消除方法；數(shù)控裝置的初始化方法；備板的更換方法及注意事項等因系統(tǒng)的不同，其方法也有所不同。這就需要根據(jù)具體情況，參考有關(guān)維修資料及個人工作經(jīng)驗予以解決。3.4

伺服系統(tǒng)故障診斷

3.4.1常見伺服系統(tǒng)故障及診斷伺服系統(tǒng)故障可利用CNC控制系統(tǒng)自診斷的報警號，CNC控制系統(tǒng)及伺服放大驅(qū)動板上的各信息狀態(tài)指示燈、故障報警指示燈，參閱有關(guān)維修說明書上介紹的關(guān)鍵測試點的波形、電壓值，CNC控制系統(tǒng)、伺服放大板上有關(guān)參數(shù)的設(shè)定、短路銷的設(shè)置及相關(guān)電位器的調(diào)整，功能兼容板或備板的替換等方式來解決。比較常見的故障有：1.伺服超差所謂伺服超差，即機(jī)床的實際進(jìn)給值與指令值之差超過限定的允許值。對于此類問題應(yīng)作如下檢查：1)檢查CNC控制系統(tǒng)與驅(qū)動放大模塊之間，CNC控制系統(tǒng)與位置檢測器之間，驅(qū)動放大器與伺服電動機(jī)之間的連線是否正確、可靠；

2)檢查位置檢測器的信號及相關(guān)的D／A轉(zhuǎn)換電路是否有問題；

3)檢查驅(qū)動放大器輸出電壓是否有問題，若有問題，應(yīng)予以修理或更換；

4)檢查電動機(jī)軸與傳動機(jī)械間是否配合良好，是否有松動或間隙存在；

5)檢查位置環(huán)增益是否符合要求。若不符合要求，對有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整。2.機(jī)床停止時，有關(guān)進(jìn)給軸振動

1)檢查高頻脈動信號并觀察其波形及振幅，若不符合要求應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)電位器，如三菱TR23伺服系統(tǒng)中的VRll電位器；

2)檢查伺服放大器速度環(huán)的補(bǔ)償功能。若不合適，應(yīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償用電位器，如三菱TR23伺服系統(tǒng)中的VR3電位器，一般順時針調(diào)節(jié)響應(yīng)快，穩(wěn)定性差易振動，逆時針調(diào)節(jié)響應(yīng)差，穩(wěn)定性好；

3)檢查位置檢測用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好，有無松動現(xiàn)象，若有問題應(yīng)予以修復(fù)；3.機(jī)床運(yùn)行時聲音不好，有擺動現(xiàn)象

1)首先檢查測速發(fā)電機(jī)換向器表面是否光滑、清潔，電刷與換向器間是否接觸良好，因為問題往往多出現(xiàn)在這里，若有問題應(yīng)及時進(jìn)行清理或修整；

2)檢查伺服放大部分速度環(huán)的功能，若不合適應(yīng)予以調(diào)整，如三菱TR23系統(tǒng)的VR3電位器；

3)檢查伺服放大器位置環(huán)的增益，若有問題應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)電位器，如三菱TR23系統(tǒng)的VR2；

4)檢查位置檢測器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否有松動；5)檢查由位置檢測器來的反饋信號的波形及D／A轉(zhuǎn)換后的波形幅度。若有問題，應(yīng)進(jìn)行修理或更換。4.飛車現(xiàn)象(即通常所說的失控)1)位置傳感器或速度傳感器的信號反相或者是電樞線接反了，即整個系統(tǒng)不是負(fù)反饋而變成正反饋了；

2)速度指令給的不正確；3)位置傳感器或速度傳感器的反饋信號沒有接或者是有接線斷開情況；4)CNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有故障；5)電源板有故障而引起的邏輯混亂。5.所有的軸均不運(yùn)動

1)用戶的保護(hù)性鎖緊如急停按鈕、制動裝置等沒有釋放，或有關(guān)運(yùn)動的相應(yīng)開關(guān)位置不正確；

2)主電源熔絲斷；

3)由于過載保護(hù)用斷路器動作或監(jiān)控用繼電器的觸點未接觸好，正常開狀態(tài)而使伺服放大部分信號沒有發(fā)出。6.電動機(jī)過熱

1)滑板運(yùn)行時其摩擦力或阻力太大；

2)熱保護(hù)繼電器脫扣，電流設(shè)定錯誤；

3)勵磁電流太低或永磁式電動機(jī)失磁時，為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動機(jī)發(fā)熱；

4)切削條件惡劣，刀具的反作用力太大引起電動機(jī)電流增高；

5)運(yùn)動夾緊、制動裝置沒有充分釋放，使電動機(jī)過載；

6)由于齒輪傳動系統(tǒng)的損壞或傳感器有問題，所引入的噪聲進(jìn)入伺服系統(tǒng)而引發(fā)的周期性噪聲，可使電動機(jī)過熱；

7)電動機(jī)本身內(nèi)部匝間短路而引起的過熱；

8)帶風(fēng)扇冷卻的電動機(jī)，若風(fēng)扇損壞，也可使電動機(jī)過熱。7.機(jī)床定位精度不準(zhǔn)

1)滑板運(yùn)行時的阻力太大；

2)位置環(huán)的增益或速度環(huán)的低頻增益太低；

3)機(jī)械傳動部分有反向間隙；

4)位置環(huán)或速度環(huán)的零點平衡調(diào)整不合理；

5)由于接地、屏蔽不好或電纜布線不合理，而使速度指令信號滲入噪聲干擾和偏移。8.零件加工表面粗糙1)首先檢查測速發(fā)電機(jī)換向器的表面光滑狀況以及電刷的磨合狀況，若有問題，應(yīng)修整或更換；2)檢查高頻脈沖波形的振幅、頻率及濾波形狀是否符合要求，若不合適應(yīng)予調(diào)整；3)檢查切削條件是否合理，刀尖是否損壞，若有問題需改變加工狀態(tài)或更換刀具；4)檢查機(jī)械傳動部分的反向間隙，若不合適應(yīng)調(diào)整或進(jìn)行軟件上的反向間隙補(bǔ)償；5)檢查位置檢測信號的振幅是否合適并進(jìn)行必要的調(diào)整；6)檢查機(jī)床的振動狀況，如機(jī)床水平狀態(tài)是否符合要求，機(jī)床的地基是否有振動，主軸旋轉(zhuǎn)時機(jī)床是否振動等。3.4.2主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷主軸伺服系統(tǒng)分直流和交流兩種。20世紀(jì)80年代后期的數(shù)控機(jī)床，大多采用交流主軸伺服系統(tǒng)，而在此之前都用直流主軸伺服系統(tǒng)?，F(xiàn)以FANUC公司生產(chǎn)的主軸伺服系統(tǒng)為例，介紹其故障及診斷。2、PWM速度控制系統(tǒng)脈寬調(diào)速的原理是利用脈寬調(diào)制器對大功率晶體管開關(guān)放大器的開關(guān)時間進(jìn)行控制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某種頻率的方波電壓，加在直流伺服電動機(jī)的電樞兩端。通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的.PWM速度控制系統(tǒng)的核心是晶體管脈寬放大器。CPUDDACMRCPUPWMD/A××VMDMRVCMDDGTSAF/VBLPC×GDPWM型直流伺服系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)中的CPU發(fā)出的信號經(jīng)過數(shù)值積分器DDA(即為插補(bǔ)器)輸出一系列的均勻脈沖,然后經(jīng)過指令倍率器CRM之后,與位置反饋脈沖比較之后的差值,送到誤差寄存器ER,隨后與位置增益(G),偏移量補(bǔ)償(D)運(yùn)算之后送到脈寬調(diào)制器進(jìn)行脈寬調(diào)制。被調(diào)制的脈沖經(jīng)D/A變換器轉(zhuǎn)換成模擬電壓，作為速度控制單元（V）的控制指令VCMD。電動機(jī)旋轉(zhuǎn)后，由檢測元件---脈沖編碼器（PC）發(fā)出的脈沖，經(jīng)斷線檢查器（BL）確認(rèn)無信號斷線之后，送到鑒相器（DG），用以確定電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。從鑒相器再分二路輸出，一路經(jīng)F/V變換器，將脈沖變換成電壓（TSA），送速度控制單元，并與VCMD指令進(jìn)行比較，從而完成速度環(huán)控制。另一路輸出到檢測倍率器（DMR），經(jīng)倍率后送到比較器完成位置環(huán)控制。設(shè)置CMR和DMR的目的，是為了使指令的每個脈沖的移動量和實際的每個脈沖量一致，從而使控制系統(tǒng)適合各種絲杠螺距的場合1.FANUC公司直流主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷(1)主軸不轉(zhuǎn)引起這一故障的原因有：①印制電路板太臟；②觸發(fā)脈沖電路故障，不產(chǎn)生脈沖；③主軸電動機(jī)動力線斷線或主軸控制單元的連接不良；④高／低擋齒輪切換離合器切換不正常；⑤機(jī)床負(fù)載太大；⑥機(jī)床未給出主軸旋轉(zhuǎn)信號。(2)電動機(jī)轉(zhuǎn)速異常或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定造成此故障的原因有：①D／A(數(shù)／模)變換器故障；②測速發(fā)電機(jī)故障；③速度指令錯誤；④電動機(jī)不良(包括勵磁損失)；⑤過負(fù)荷；⑥印制電路板不良。(3)主軸電動機(jī)振動或噪聲太大這類故障的起因有：①電源缺相或電源電壓不正常；②控制單元上的電源頻率開關(guān)(50／60Hz切換)設(shè)定錯誤；③伺服單元上的增益電路和顫抖電路調(diào)整不好；④電流反饋電路調(diào)整不好；⑤三相輸入的相序不對；⑥電動機(jī)軸承故障；⑦主軸齒輪嚙合不好或主軸負(fù)荷太大。

(4)發(fā)生過流報警發(fā)生過流的可能原因有：①電流極限設(shè)定錯誤；②同步脈沖紊亂；③主軸電動機(jī)電樞線圈內(nèi)部短路；④十15V電源異常。

(5)速度偏差過大其原因：①負(fù)荷太大；②電流零信號沒有輸出；③主軸被制動。

(6)熔絲燒斷其原因有：①印制電路板不良(LEDl燈亮)；②電動機(jī)不良；③發(fā)電機(jī)不良(LEDl燈亮)；④輸入電源反相(LED3燈亮)；⑤輸入電源缺相。

(7)熱繼電器跳閘這時LED4燈亮，表示過負(fù)荷。

(8)電動機(jī)過熱這時LED4燈亮，表示過載。

(3)過電壓吸收器燒壞這是由于外加電壓過高或干擾。

(10)運(yùn)轉(zhuǎn)停止這時LED5燈亮，表示電源電壓過低，控制電源混亂。

(11)這時LED2燈亮，表示勵磁喪失。

(12)速度達(dá)不到高轉(zhuǎn)速其原因是：①勵磁電流太大；②勵磁控制回路不動作；③晶閘管整流部分太臟造成絕緣降低。

(13)主軸在加／減速時工作不正常造成此故障的原因有下述幾種：①減速極限電路調(diào)整不當(dāng)；②電流反饋回路不良；③加／減速回路時間常數(shù)設(shè)定和負(fù)載慣量不匹配；④皮帶聯(lián)接不良。

(14)電動機(jī)電刷磨損嚴(yán)重或電刷上有火花痕跡或電刷滑動面上有深溝造成此故障的原因有①過負(fù)荷；②換向器表面太臟或有傷痕；③電刷上粘有多量的切削液；④驅(qū)動回路給定不正確。2.FANUC公司交流主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷在伺服單元的中間偏左處有四個發(fā)光二極管，它們從右至左排列分別代表十六進(jìn)制1、2、4、8。表3-1列出了相應(yīng)的故障及其分類。故障診斷與處理如下：報警1：表示電動機(jī)過熱。其可能的原因是電動機(jī)超載或電動機(jī)的冷卻系統(tǒng)太臟或風(fēng)扇電動機(jī)斷線等不良故障。報警2：表示電動機(jī)速度偏離指令值。其可能的原因是：①電動機(jī)過載；②轉(zhuǎn)矩極限設(shè)定小；③功率晶體管損壞；④再生放電回路中熔絲熔斷，這時需降低加／減速頻率；⑤速度反饋信號不對，此時用示波器檢查CH7和CH8的波形并調(diào)整RVl8和RVl3，使波形的占空比為1：1；⑥連接斷線或接觸不良。報警3：如果此時還發(fā)生直流回路上的F7熔絲燒毀，其故障原因是大功率晶體管模塊壞了。此時可用機(jī)械式萬用表檢查，如果晶體管模塊C—E間、C—B間、B—E間不是幾百歐姆而是無窮大或短路，則說明該模塊已損壞。報警4：它表示交流輸入電路的熔絲F1、F2、F3熔斷。其原因是：①交流電源側(cè)的阻抗太高，如自耦變壓器串聯(lián)在系統(tǒng)中；②晶體管模塊損壞；③二極管模塊或晶閘管模塊損壞；④交流電源輸入端的浪涌吸收器或電容損壞；⑤印制電路板損壞。報警5：表示印制電路板上AF2或AF3熔絲熔斷。其原因是交流電源異?；蚴怯≈齐娐钒逵泄收?。報警6：它表示模擬系統(tǒng)檢測到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速超過最高的額定轉(zhuǎn)速。原因是：①印制電路板設(shè)定不對(特別是S5的設(shè)定)或未調(diào)整好；②存儲器的ROM編號不對；③印制電路板不良。報警7：它表示電動機(jī)的轉(zhuǎn)速超過最高的額定轉(zhuǎn)速(二進(jìn)制系統(tǒng)檢測)。其原因同報警6。報警8：+24V電壓過高。原因是：①交流電壓過高，已超過額定值的+10％以上；②電源電壓切換開關(guān)設(shè)定錯誤，應(yīng)設(shè)定為220V。報警3：大功率晶體管模板的散熱板過熱。其原因，負(fù)載過大或是冷卻風(fēng)扇壞或是灰塵太多。報警10：十15V太低。其主要原因是交流輸入電壓過低。報警11：直流回路電壓太高。原因有：①F5、F6熔絲熔斷，此時應(yīng)按報警3的方法處理；②交流電源阻抗過高；③印制電路板故障。報警12：表示直流回路電流過大。其原因是：①電動機(jī)繞組短路或接線端子處短路；②晶體管模塊損壞；③印制電路板損壞。報警13：表示印制電路板上的CPU損壞。報警14：表示印制電路板上的ROM異常。原因是ROM號搞錯或是ROM片損壞。報警15：選擇板報警。原因是；①選擇板連接故障；②主軸切換回路等功能的選擇板不良。表3-1

交流主軸伺服系統(tǒng)的故障分類3.4.3

進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障及診斷進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障率，約占整個數(shù)控系統(tǒng)故障的三分之一。進(jìn)給伺服系統(tǒng)也有直流與交流二種，其故障現(xiàn)象均可分為三種類型，即：①可在CRT上顯示出其故障信息、代碼；②利用伺服單元板上發(fā)光二極管顯示的故障；③沒有任何報警指示的故障。前—種類型的故障可借助系統(tǒng)維修手冊診斷排除，在此不詳述?，F(xiàn)仍以FANUC公司生產(chǎn)的伺服系統(tǒng)為例分別介紹直流與交流伺服系統(tǒng)后二種類型的故障分析與排除方法。1.FANUC公司直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障及診斷(1)CRT和速度控制單元上無報警的故障1)機(jī)床失控(飛車)造成機(jī)床失控的原因有：①位置檢測器的信號不正常。這很可能是由于連接不良引起；②電動機(jī)和檢測器連接故障。往往可用診斷號DGN800～804判斷；③速度控制單元不良。2)機(jī)床振動①參數(shù)設(shè)定錯誤。用于位置控制的參數(shù)如DMR、CMR的設(shè)定錯誤；②速度控制單元上的設(shè)定棒設(shè)定錯誤；③如上述兩項均無問題，則應(yīng)檢查機(jī)床的振動周期。如振動周期與進(jìn)給速度無關(guān)，則可將速度控制單元上的檢測端子CH5和CH6短路。如振動減小，則可將速度控制單元上的S3、S11端子短路再行觀察，如振動繼續(xù)減小，則是速度控制單元上的設(shè)定不合適所致。如在CH5和CH6短路情況下振動不減小，則可減小RVl值(逆時針方向轉(zhuǎn)動)觀察振動是否減小。如減小且振動周期在幾十赫茲，則是由于機(jī)床固有振動引起；如未減小，則是速度控制單元的印制電路板不良。3)每個脈沖的定位精度太差除機(jī)床本身的問題外，還可能是伺服系統(tǒng)增益太低造成的，這時可將RVl往右調(diào)兩個刻度來解決。(2)速度控制單元上的硬件報警在速度控制單元的印制電路板的右下部有七個報警指示——BRK，HVAL，HCAL，OVC，LVAL，TGLS以及DCAL。在它們的下方還有二個狀態(tài)指示燈，PRDY(位置已準(zhǔn)備好信號)和VRDY(速度已準(zhǔn)備好信號)。在正常情況下，一旦電源接通，應(yīng)該首先PRDY燈亮，過