機電設備故障診斷與維修 課件 第7、8章 數(shù)控機床和機器人維修、設備維修管理

第七章數(shù)控機床和機器人維修機電設備故障診斷

與維修技術概述數(shù)控機床機械故障診斷數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修伺服系統(tǒng)故障與維修1234目錄Contents數(shù)控機床故維修實例5工業(yè)機器人故障診斷與維修6概述第1節(jié)

數(shù)控機床是技術密集型和知識密集型的機電一體化技術裝備。它是通過裝在機床上的數(shù)字式程序控制系統(tǒng)閱讀和處理數(shù)字指令使機床完成規(guī)定動作的，因而機床電子系統(tǒng)與機械、液壓等系統(tǒng)的交節(jié)部位就成為了日常維護和保養(yǎng)的重點，這些部位的故障診斷和修理工作就成為了數(shù)控機床維修工作研究的主要對象。一、數(shù)控機床的故障類型（一）從故障的性質分類軟件故障、硬件故障和干擾故障三種（二）按故障發(fā)生后有無報警顯示分類有報警顯示的故障

無報警顯示的故障（1）硬件報警顯示故障

該類故障是指通過各單元裝置上的警示燈得到故障信息的故障。（2）軟件報警顯示故障

該類故障是指在CRT上顯示出來報警號和報警信息的故障，它是通過數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能檢測到的。有時數(shù)控機床在無任何報警顯示的情況下也會發(fā)生故障。（三）按數(shù)控機床發(fā)生故障的部件分類主機故障電氣故障數(shù)控機床的主機部分主要包括機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護裝置等。常見的主機故障有：因機械安裝、調試及操作使用不當?shù)仍蛞鸬臋C械傳動故障和導軌運動摩擦過大故障。電氣故障分為弱電部分故障和強電部分故障。弱電部分主要指CNC裝置、PLC控制器、CRT顯示器以及伺服單元、輸入輸出裝置等電子電路。強電部分故障是指繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元件及其所組成的電路發(fā)生的故障。

二、數(shù)控機床維修的特點

由于數(shù)控機床是高度機電一體化的產品，又是企業(yè)生產的關鍵設備，它本身的技術含量和在企業(yè)生產中占據(jù)的位置決定了它的維修工作特點必然有別于普通機床。1234數(shù)控機床維修工作的內容更廣維修故障的模式不同對維修管理工作要求不同對維修人員素質要求不同數(shù)控機床維修工作包括機床主機的機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)兩部分。普通機床常見的故障模式多是由于零部件材料性能劣化、振動、腐蝕等原因引起的零部件斷裂、疲勞磨損等，或是液壓、機床電器部分的故障，而數(shù)控機床的故障則更多地表現(xiàn)為數(shù)控機床控制系統(tǒng)的硬件故障和軟件故障。普通機床由于其本身的性能特點、成本等因素，決定了其維修方式以事后維修、預防維修和改善維修為主。數(shù)控機床維修在可能的條件下應優(yōu)先選擇狀態(tài)監(jiān)測維修方式。數(shù)控機床的維修人員要有更高的技術水平，更寬的知識面，更強的責任心。他們除了應具備普通機床維修人員所應有的各種技能外，還應滿足更高要求，如寬泛的專業(yè)知識、專業(yè)英語閱讀能力、較強的動手能力。三、數(shù)控機床診斷與維修的基本原則在進行具體診斷維修工作中，除應靈活應用各種故障診斷方法外，還應嚴格遵循以下基本原則：1.先外部后內部---堅持采用望、聞、聽、問等檢查方法，由機床外部逐漸向內部延伸檢查故障的方法，可以有效地避免對機床不適當?shù)牟鹦丁?/p>

2.先機械后電氣---一般數(shù)控機床的機械故障較易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障診斷的難度較大。實踐證明，數(shù)控機床的故障中有很多是由機械動作失靈引起的。3.先靜后動---應先詢問機床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，閱讀機床說明書、圖樣資料后，才可動手查找處理故障4.先公用后專用---如機床的幾個進給軸都不能運動，這時應先檢查和排除各軸公用CNC、PLC、電源、液壓等公用部分的故障，然后再設法排除某軸的局部問題。5.先簡單后復雜---當出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋、一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。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。四、常用診斷儀器（一）邏輯測試筆

數(shù)控機床是用數(shù)字系統(tǒng)控制的機床，控制主板故障在數(shù)控機床故障中占有很大比例。因此，在故障診斷與維修中就需要一些能夠檢測各種印制電路板故障的儀器，如邏輯測試筆，邏輯分析儀等

邏輯測試筆是用來測量數(shù)字電路的脈沖和電平的儀器，有指示燈式和數(shù)顯式兩者，能快速測量出數(shù)字電路中有故障的芯片。指示燈式邏輯測試筆通過紅、綠（高性能邏輯筆另加一個黃燈）指示燈顯示，可獲得被測試邏輯電路以下信息。圖7·1邏輯測試筆1）測試邏輯電路是處于高電平還是低電平，或不高不低的假高電平。2）測試邏輯電路輸出脈沖的極性（正脈沖還是負脈沖）。3）測試邏輯電路輸出的是連續(xù)脈沖還是單脈沖。4）對邏輯電路輸出脈沖的占空度作大概的估計。邏輯測試筆在使用中分電平測試和脈沖測試兩種狀態(tài)四、常用診斷儀器（二）邏輯分析儀

邏輯分析儀是分析數(shù)字系統(tǒng)邏輯關系的儀器，它能把采集指定的信號通過圖形化的方式展示給維修人員，方便按照協(xié)議分析出是否出錯。在維修中，邏輯分析儀可檢查數(shù)字電路的邏輯關系是否正常，時序電路各點信號的時序關系是否正確，信號傳輸中是否有競爭、毛刺和干擾。通過測試軟件的支持，它能對電路板輸入給定的數(shù)據(jù)跟蹤測試它的輸出信息，顯示和記錄瞬間產生的錯誤信號，找到故障所在。邏輯分析儀一般有異步測試和同步測試兩種使用方式。1．異步測試

異步測試采樣選通信號是由邏輯分析儀內設置的時鐘發(fā)生器產生的，它和待測的通信信號在時間上沒有關系，為了得到正確的待測波形，采樣頻率要比待測波形頻率高幾倍，而且應可調。為了發(fā)現(xiàn)窄脈沖的影響，還設有采樣和鎖定兩種模式，鎖定模式能及時發(fā)現(xiàn)窄脈沖的存在。2．同步測試

采樣選通信號是由外部輸入的時鐘信號形成的。因此，只要外部時鐘選得好，就可用很少的內存容量記錄下所需的測試信息。為了可靠地采集到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，采樣延遲信號相對于采樣信號應該有足夠的數(shù)據(jù)設置時間和數(shù)據(jù)保持時間。四、常用診斷儀器（三）集成電路測試儀（IC測試儀）

集成電路測試儀是用于檢修數(shù)控機床和各種計算機印制電路板上數(shù)字集成電路和模擬集成電路以及各種元器件的通用型維修儀器，分為離線測試儀和在線測試儀兩大類。其中通用離線測試儀由于測試中必須把被測元器件從印制電路板上拆卸下來，且一種測試儀只適用于某幾類集成電路的測試，其使用范圍受到了限制。而在線測試儀則能直接對焊接在電路板上的元器件進行功能、狀態(tài)和外特性測試，確認其邏輯功能是否有效的。它的測試是針對元器件型號及其全部邏輯功能的，可以不管這個元器件應在何種電路中使用，所以它可以檢查各種電路板，而且無需圖紙資料，為缺乏圖樣的維修工作提供了一種有效手段，目前它在國內的應用日益廣泛。在線測試儀按功能分為普及型和高檔型兩種。四、常用診斷儀器（四）短路追蹤儀

短路是電氣維修中經常遇到的故障現(xiàn)象，對于復雜的數(shù)控機床電路來講，用萬用表尋找短路點往往很費力氣。例如遇到電路中某個元器件擊穿短路而兩條連線之間又并接著多個元器件時，用萬用表查出短路點要化費很多時間；再如對于變壓器繞組局部輕微短路的故障一般萬用表測量無能為力。短路追蹤儀是專門測試印制電路板上或元器件內部短路故障的電子儀器，它可以快速查找印制電路板上的任何短路，如多層板短路總線短路、電源對地短路、芯片內部短路、元器件管腳短路以及電解電容內部短路、非完全短路等故障。

使用該儀器進行短路追蹤有三種方法：微電阻法、微電壓測試法和電流流向追蹤法。數(shù)控機床機械故障診斷第2節(jié)

數(shù)控機床主要的機械故障表現(xiàn)在機床各執(zhí)行部件的運動故障以及切削加工過程中的振動、噪聲、刀具磨（破）損、工件質量問題等方面。對于數(shù)控機床來說，機械部分的故障與數(shù)控系統(tǒng)的故障是互相關聯(lián)的。一、主軸部件

數(shù)控機床的加工精度與主軸部件的結構、技術狀態(tài)有十分密切的關系。從結構上看不同規(guī)格、精度的數(shù)控機床其主軸隨采用的軸承不同而結構各異。如一般中小規(guī)格數(shù)控機床的主軸部件多采用成組高精度滾動軸承；重型數(shù)控機床多采用液體靜壓軸承；高精度數(shù)控機床多采用氣體靜壓軸承；轉速在20000r/min的主軸采用磁力軸承或氮化硅材料的陶瓷軸承。從技術狀態(tài)看要使主軸部件在回轉精度、回轉速度、自動變速、準停和換刀等方面，在使用中一直保持良好的技術狀態(tài)，就必須在合理使用設備的基礎上加強主軸部件的維護保養(yǎng)工作，對主軸運轉中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象作出及時、準確的診斷。序號故障現(xiàn)象故障原因排除方法1加工精度達不到要求機床在運輸中受到沖擊檢查對機床精度有影響的各部位，特別是導軌副，并按出廠精度重新調整或修復安裝不牢固，安裝精度低重新安裝調平、緊固2切削振動大主軸箱和床身連接螺釘松動恢復精度后緊固連接螺釘軸承預緊力不夠，游隙過大重新調整軸承游隙，但預緊力不能過大，以免損壞軸承軸承預緊螺母松動，主軸竄動

緊固螺母，確保主軸精度合格軸承拉毛或損壞更換軸承主軸與箱體超差修理主軸或箱體，使其配合精度、位置精度達到要求其它因素檢查刀具或切削工藝問題若是車床則可能是轉塔刀架運動部位松動或壓力不夠而未夾緊調整修理3主軸箱噪聲大主軸部件動平衡不好重做動平衡齒輪嚙合間隙不均勻或嚴重損傷調整間隙或更換齒輪軸承損壞或傳動軸彎曲修復或更換軸承，校直傳動軸傳動帶長度不一或過松調整或更換傳動帶，不能新舊混用齒輪精度差更換齒輪潤滑不良調整潤滑油量，保持主軸箱清潔度4齒輪和軸承損壞變擋壓力過大，齒輪受沖擊產生破損按液壓原理圖調整壓力和流量變擋機構損壞或固定銷脫落修復或更換零件軸承預緊力過大或無潤滑重新調整預緊力，并使之潤滑充足5主軸無變速電器變擋信號是否輸出電器人員檢查處理壓力是否足夠檢測并調整工作壓力變擋液壓缸研損或卡死修去毛刺和研傷，清洗后重裝變擋電磁閥卡死檢修并清洗電磁閥變擋液壓缸撥叉脫落修復或更換變擋液壓缸竄油或內泄更換密封圈變擋復位開關失靈更換新開關6主軸不轉動主軸轉動指令是否輸出電器人員檢查處理保護開關沒有壓合或失靈檢修壓合保護開關或更換卡盤未夾緊工件調整或修理卡盤變擋復位開關損壞更換新開關變擋電磁閥體內泄露更換電磁閥7主軸發(fā)熱主軸軸承預緊力過大調整預緊力軸承研傷或損壞更換軸承潤滑油臟或有雜質清洗主軸箱，更換新油8液壓變速時齒輪推不到位主軸箱撥叉磨損選用球墨鑄鐵作撥叉材料在垂直滑移齒輪下方安裝塔簧作為輔助平衡裝置，減輕對撥叉的壓力活塞行程與滑移齒輪的定位相協(xié)調若撥叉磨損，予以更換表7·1主軸部件故障診斷及排除方法二、滾珠絲杠與螺母

作為進給傳動的主要部件，滾珠絲杠與螺母的常見故障及診斷排除方法見表7·2。表7·2滾珠絲杠副故障及診斷排除方法序號故障現(xiàn)象故障原因排除方法1加工件粗糙度值高導軌潤滑油不足，致使溜板爬行加潤滑油，排除潤滑故障滾珠絲杠有局部拉毛或研損更換或修理絲杠絲杠軸承損壞，運動不平穩(wěn)更換損壞軸承伺服電動機未調整好，增益過大調整伺服電動機控制系統(tǒng)2反向誤差大，加工精度不穩(wěn)定絲杠軸聯(lián)軸器錐套松動重新緊固并用百分表反復測試絲杠軸滑板配合壓板過緊或過松重新調整或修研，用0.03mm塞尺塞不進為合格絲杠軸滑板配合楔鐵過緊或過松重新調整或修研，使接觸率達70%以上，用0.03mm塞尺塞不進為合格滾珠絲杠預緊過緊或過松調整預緊力，檢查軸向竄動值，使其誤差不大于0.015mm滾珠絲杠螺母端面與結合面不垂直，結合過松修理調整或加墊處理絲杠支座軸承預緊力過緊或過松修理調整滾珠絲杠制造誤差大或軸向竄動用控制系統(tǒng)自動補償功能消除間隙，用儀器測量并調整絲杠竄動潤滑油不足或沒有調節(jié)至各導軌面均有潤滑油其它機械干涉排除干涉部位3滾珠絲杠運轉中轉矩過大兩滑板配合壓板過緊或研損重新調整或修研壓板，0.04mm塞尺塞不進為合格

滾珠絲杠螺母反向器損壞，滾珠絲杠卡死或軸端螺母預緊力過大修復或更換絲杠并精心調整絲杠研損更換伺服電機與滾珠絲杠聯(lián)接不同軸調整同軸度并緊固連接座無潤滑油調整潤滑油路超程開關失靈造成機械故障檢查故障并排除伺服電動機過熱報警檢查故障并排除4絲杠螺母潤滑不良分油器是否分油檢查定量分油器油管是否堵塞清除污物使油管暢通5滾珠絲杠副噪聲滾珠絲杠軸承壓蓋壓合不良調整壓蓋，使其壓緊軸承滾珠絲杠潤滑不良檢查分油器和油路，使?jié)櫥渥銤L珠產生破損更換滾珠電動機與絲杠聯(lián)軸器松動擰緊聯(lián)軸器鎖緊螺釘三、刀庫與換刀裝置

數(shù)控機床實現(xiàn)自動換刀有兩種方式。一種是靠機械手在機床主軸與刀庫之間自動交換刀具，一種是通過主軸與刀庫的相對運動而直接交換刀具，大多數(shù)數(shù)控機床采用的是前一種換刀方式。刀庫與換刀裝置的常見故障、原因及排除方法見表7·3。表7·3刀架、刀庫和換刀裝置故障診斷及排除方法序號故障現(xiàn)象故障原因排除方法1轉塔刀架沒有抬起動作控制系統(tǒng)有無T指令輸出信號請電器人員排除抬起電磁鐵斷線或抬起閥桿卡死修理或清除污物，更換電磁閥壓力不夠檢查油箱并重新調整壓力抬起液壓缸研損或密封圈損壞修復研損部分或更換密封圈與轉塔抬起聯(lián)動的機械部分研損修復研損部分或更換零件2轉塔轉位速度緩慢或不轉位檢查是否有轉位信號輸出檢查轉位部分繼電器是否吸合轉位電磁閥斷線或閥桿卡死修理或更換壓力不夠檢查是否液壓部分有故障，調整到額定壓力轉位速度節(jié)流閥是否卡死清洗節(jié)流閥或更換液壓泵研損卡死檢修或更換液壓泵抬起液壓缸體與轉塔平面產生摩擦、研損松開聯(lián)接盤進行轉位試驗，取下聯(lián)接盤配磨平面軸承下的調整墊，使相對間隙保持在0.04mm安裝附具不配套調整附具安裝，減少轉位沖擊凸輪軸壓蓋過緊調整調節(jié)螺釘3轉塔轉位時碰牙抬起速度或抬起延時時間短調整抬起延時參數(shù)增加延時時間4轉塔不正位轉位盤上的撞塊與選位開關松動，使轉塔到位時傳輸信號超期或滯后拆下護罩，使轉塔處于正位狀態(tài)，重新調整撞塊與選位開關的位置并緊固

上下聯(lián)接盤與中心軸花鍵間隙過大，產生位移差大，落下時易碰牙頂，引起不到位重新調整連接盤與中心軸的位置；間歇過大可更換零件轉位凸輪與轉位盤間隙大塞尺測試滾輪與凸輪，將凸輪調至中間位置，轉塔左右竄量保持在二齒中間，確保落下時順利咬合，轉塔抬起時用手擺動，擺動量不超過二齒的1/3凸輪在軸上竄動調整并緊固轉位凸輪的螺母轉位凸輪軸的軸向預緊力過大或有機械干涉，使轉塔不到位重新調整預緊力，排除干涉5轉塔轉位不停兩計數(shù)開關不同時計數(shù)或復置開關損壞調整兩個撞塊的位置及計數(shù)開關的計數(shù)延時，修復復置開關轉塔上的24V電源斷線接好電源6轉塔刀重復定位精度差液壓夾緊力不足檢查壓力并調整到額定值上下牙盤受沖擊，定位松動重新調整固定兩牙盤間有污物或滾針脫落在牙盤中間清除污物保持轉塔清潔，檢修更換滾針轉塔落下夾緊時有機械干涉（如鐵屑）檢查排除機械干涉夾緊液壓缸拉毛或研損檢修拉毛研損部分，更換密封圈轉塔座落在二層滑板之上，由于壓板和楔鐵配合不牢使運動偏大修理調整壓板和楔鐵，0.04mm塞尺塞不進7刀具不能夾緊風泵氣壓不足使風泵氣壓在額定范圍增壓漏氣關緊增壓刀具卡緊液壓缸漏油更換密封圈刀具松卡彈簧上的螺母松動旋緊螺母8刀具夾緊后松不開松鎖刀的彈簧壓合過緊逆時針旋松卡刀簧上的螺帽，使最大載荷不超過額定數(shù)值。9刀具交換時掉刀刀具超重，機械手卡緊銷損壞更換不超重刀具及機械手卡緊銷10機械手換刀速度過快或過慢氣壓太高或太低，換刀氣閥節(jié)流開口太大或太小保證氣泵的壓力和流量，旋轉節(jié)流閥與換刀速度相適應11換刀時找不到刀刀位編碼用組合行程開關、接近行程開關等元件損壞、接觸不好或靈敏度降低更換損壞元件數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修第3節(jié)

機床的數(shù)控系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)兩大部分組成，因而數(shù)控系統(tǒng)的故障可分為硬件系統(tǒng)故障和軟件系統(tǒng)故障。軟件系統(tǒng)故障是由于系統(tǒng)參數(shù)設定有問題，編程中有語法問題等造成的，這類故障不是具體的元器件損壞；硬件系統(tǒng)故障則是數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服驅動單元以及各種輸入輸出設備等發(fā)生了故障。

一、數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷方法（一）故障診斷方法1.裝置自診斷法

裝置自診斷法是指數(shù)控系統(tǒng)借助系統(tǒng)配置的故障診斷程序，迅速、準確地查明故障原因，確定故障部位的一種診斷方法，常用的自診斷方法一般有啟動自診斷和實時自診斷兩種。

（1）啟動自診斷

當數(shù)控系統(tǒng)通電啟動時，系統(tǒng)內部的自診斷軟件便對系統(tǒng)中最關鍵的硬件（CPU、RAM、ROM等芯片、MDI、CRT、I/O等模塊）和監(jiān)控軟件、系統(tǒng)軟件等逐一進行檢測，并將檢測結果在CRT上顯示出來。

（2）實時自診斷

數(shù)控系統(tǒng)在正常運行時，運用內部診斷程序，對CNC系統(tǒng)本身以及與CNC裝置相連的伺服系統(tǒng)，外部設備等進行自動測試檢查并顯示有關狀態(tài)信息和故障信息，稱為實時自診斷。一、數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷方法（一）故障診斷方法2.常規(guī)檢查法

指通過人的五官或借助一些簡單的儀器對故障進行分析診斷的方法。這種方法要求維修人員采用望、聞、嗅、問、摸等方法，由外向內逐一進行檢查，檢查人員可以通過元器件的異常變化現(xiàn)象，利用實踐經驗對故障的原因、部位作出判斷。這種方法是維修中最容易采用，并且也是應首先采用的方法。實際工作中，采用其他診斷方法可能無法或很難確定的問題，采用常規(guī)檢查法，則可能迅速、準確地解決。3.備件替換法

隨著現(xiàn)代數(shù)控技術的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來越大。因此，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都采用了模塊化設計以便于系統(tǒng)發(fā)生故障時利用備件替換法快速確定故障區(qū)域，縮短停機時間。

備件替換法就是將無故障的印制電路板、模塊、集成電路芯片或元器件與具有相同功能的，被懷疑有故障的零部件進行交換，然后觀察故障是否排除或轉移，以此確定被懷疑的零部件是否真有故障。一、數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷方法（一）故障診斷方法4.功能程序測試法

功能程序測試法是將所維修數(shù)控系統(tǒng)G、M、S、T、F功能的全部使用指令編寫出一個試驗程序，并存儲在軟盤上。在故障診斷時運行這個程序，可快速判定是哪個功能不良或喪失。5.邏輯線路追蹤法

邏輯線路追蹤法根據(jù)CNC系統(tǒng)原理圖，從前往后或從后往前地檢查與故障有關的信號有無、性質、大小及不同運行方式的狀態(tài)，與正常情況比較，看有什么差異或是否符合邏輯關系。一、數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷方法（一）故障診斷方法6.分段優(yōu)選法

電纜斷路或短路故障的查找，有時非常困難，特別是大型數(shù)控機床各軸的行程很長，有時電樞到機床去的電纜要分幾段，每段有幾十米長，這時應用優(yōu)選法從中部分段校線查找故障點，可以加快速度。

此外，數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷方法還有接口狀態(tài)顯示法、升降溫法、測量比較法等，它們分別適用于對不同類型的故障進行診斷，實際工作中，可根據(jù)需要選用。一、數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷方法（一）故障診斷與維修的準備工作

數(shù)控系統(tǒng)故障排除速度的快慢，與維修前的技術準備工作有很大關系。因此在進行的現(xiàn)場維修前，維修人員要在下列幾個方面做好充分準備。1.技術準備

維修人員應熟讀有關系統(tǒng)的操作說明書和維修說明書，掌握數(shù)控系統(tǒng)的框圖、結構布置以及印制線路板上可供檢測的測試點上正常的電平值或波形。維修時應準備好數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場調試之后的系統(tǒng)參數(shù)文件和PLC參數(shù)文件、隨機提供的PLC用戶程序、報警文件、用戶宏程序參數(shù)和刀具文件參數(shù)以及典型的零件程序、數(shù)控系統(tǒng)功能測試紙帶等。2.測量器具及工具的準備

維修時，應準備好必要的儀器及工具。（1）測量器具

包括萬用表（測量誤差在±2%范圍內）、邏輯測試筆、IC測量儀、PLC編程器、示波器等。（2）維修工具

電烙鐵、吸錫器、各類旋具、刷子及各類鉗子、扳手等。3.

備件準備

為了能及時排除故障，用戶應準備一些常用的備件，如各種熔斷器、晶體管模塊以及直流電動機用電刷等。備板則可視用戶經濟條件而定。二、數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障與診（一）軟件故障的原因

軟件故障是由數(shù)控軟件變化或丟失形成的。工作中當數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，一般應首先檢查數(shù)控軟件是否有問題，然后再考慮其他方面的問題。這樣做的原因是：（1）數(shù)控機床的停機故障大多數(shù)是因軟件故障引起的；（2）優(yōu)先檢查軟件故障若得到確認，可避免對機床的拆卸。在機床使用中，造成軟件故障的可能因素有以下幾種：誤操作---用戶在對機床進行調試的過程中，刪除或更改了軟件的內容，從而形成了軟件故障。供電電池電壓不足或電池電路斷路、短路---由于軟件是存儲于RAM中的，因此當為RAM供電的電池電壓降到了額定值以下，或機床停電狀態(tài)下拔下為RAM供電的電池，或電池電路斷路、短路時，RAM因得不到維持電壓，從而使系統(tǒng)丟失軟件或參數(shù)，形成軟件故障。干擾信號---有時電源的波動及干擾脈沖會竄入數(shù)控系統(tǒng)總線，引起時序錯誤或程控裝置運行停止。軟件死循環(huán)---運行復雜程序或大量計算時，有時會導致計算機進入死循環(huán)或系統(tǒng)運算中斷，從而破壞了預先寫入RAM區(qū)的標準控制數(shù)據(jù)。5．操作不規(guī)范---由于沒有嚴格按操作規(guī)程進行操作，從而造成機床報警或停機。6．用戶程序編制錯誤---用戶編制的程序中出現(xiàn)了語法錯誤，非法數(shù)據(jù)等。二、數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障與診（二）軟件故障的排除

在機床維修工作中，要確切地知道是數(shù)控軟件的哪個部分發(fā)生了問題，導致了軟件故障的發(fā)生，是一項費時、費力的工作。為了避免因停機時間過長，造成較大的經濟損失，在排除數(shù)控機床的軟件故障時，可采用下述方法，縮短排除故障的時間。1．對于因軟件丟失或參數(shù)變化造成的運行異常、程序中斷、停機故障等，可采取對數(shù)據(jù)、程序更改補充的方法排除故障。若因軟件丟失過多或參數(shù)錯誤較多，查找問題部分困難時，可采用清除后重新輸入的方法使系統(tǒng)恢復正常工作。2．對于程序運行和數(shù)據(jù)處理中發(fā)生中斷而造成的停機故障，可采用硬件復位的方法，即關掉機床總電源開關，然后再重新開機的方法排除故障，開關一次系統(tǒng)電源的作用與使用Reset法類似。這類故障也可采用清除的方法予以排除。但此時應注意對不想清除數(shù)據(jù)的保護，因為對NC、PLC使用清除法時，可能會使數(shù)據(jù)全部丟失。

利用開關系統(tǒng)電源方法排除軟件故障是常用的數(shù)控系統(tǒng)修復手段。在使用這種手段時，需要特別注意的是出現(xiàn)故障報警和開關機之前一定要將報警信息的內容記錄下來，以免清除后無從查找。三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（一）FANUC0系統(tǒng)的基本配置FANUC0系列數(shù)控系統(tǒng)是日本FANUC公司生產的一種采用高速32位微處理器的高性能的CNC，目前在中國市場的銷售量最大。它采用大板結構，即在主板上插有存儲器板、I/O板、軸控制模塊以及電源單元。但其主板較其它系列的主板小得多，因此在結構上顯得非常緊湊，體積很小，F(xiàn)ANUC公司自稱它是世界上最小的系統(tǒng)。FANUC0系列有MA、TA、MC、TC、MD、TD等多種規(guī)格。其中MD和TD是在MA和TA的基礎上簡化而成的，故也稱為簡易型數(shù)控系統(tǒng)。由于它們價格較低，在國內被大量用做數(shù)控車床及數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)。圖7·3FANUC0系統(tǒng)數(shù)控單元結構圖FANUC0系統(tǒng)各部件的功能：1.主印制電路板（PCB）

連接各功能板，故障報警等。主CPU在該板上，用于系統(tǒng)控制。2.數(shù)控單元電源

主要提供+5V，+15V，-15V，+24V，-24V直流電源，用于各板的供電。3.圖形顯示板

提供圖形顯示功能，第2、3手搖脈沖發(fā)生器接口等。4.PC板（PMC—M）

PMC—M型可編程機床控制器，提供擴展的輸入輸出板（B2）的接口。5.基本軸控制板（AXE）

提供X、Y、Z和第4軸的進給指令，接收從X、Y、Z和第4軸位置編碼器反饋的位置信號。6．輸入輸出接口，為PMC提供輸入輸出信號。7.存儲器板，存儲系統(tǒng)參數(shù)，刀具參數(shù)和零件加工程序等。8.子CPU板管理

第5、6、7、8軸的數(shù)據(jù)分配，提供RS232C和RS422串行數(shù)據(jù)接口等。9.擴展軸控制板（AXS、AXA）。10.擴展的輸入輸出接口。11.通訊板（DNC2）

提供數(shù)據(jù)通訊接口。三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（二）FANUC0系統(tǒng)故障分類及處理FANUC0系統(tǒng)發(fā)生故障時，由系統(tǒng)進行自診斷。自診斷系統(tǒng)將故障分為數(shù)控系統(tǒng)故障和機床本體故障兩大類。前者包括數(shù)控單元故障，伺服系統(tǒng)故障、編碼器故障、超程故障和可編程機床控制器（PMC）故障等，它們由CNC控制軟件進行診斷；后者包括機床故障和操作信息等，由PMC控制程序進行自診斷。當發(fā)生這些故障時，CRT屏幕上或主印制電路板指示燈有報警顯示。1.

CNC控制軟件自診斷故障

當發(fā)生這類故障時，CRT屏幕右下角有“ALARM”報警信息閃爍，故障顯示頁面上出現(xiàn)相應的報警號和說明。當數(shù)控單元發(fā)生故障時，系統(tǒng)單元主印制電路板左側LED指示燈也將顯示故障狀態(tài)。其含義為：L1為綠燈，系統(tǒng)正常。L2為紅燈，系統(tǒng)任何一種報警發(fā)生，都會使L2點亮。L3為紅燈，存儲卡接觸不良。L4為紅燈，監(jiān)控報警。其可能原因有軸卡脫落；軸卡、主印制板不良；軸卡與伺服ROM配置不當。L5為紅燈，CPU板（SUB）或第5、6軸控制板故障。L6為紅燈，未使用。

與此同時在故障顯示頁面上會出現(xiàn)報警號和說明，如：

報警號700為主印制電路板過熱故障。

報警號704為主軸電機過熱故障。

報警號920為系統(tǒng)的監(jiān)視器故障。等等。┇

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報警信息含義可從設備技術手冊等資料中查知。三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（二）FANUC0系統(tǒng)故障分類及處理2.

PMC控制程序自診斷故障

由PMC控制程序進行自診斷的故障包括機床故障和操作信息兩大部分。FANUCPMC控制程序規(guī)定，機床故障編號從1000到1999，出現(xiàn)這類故障時，數(shù)控系統(tǒng)立即進入進給暫定狀態(tài)；操作信息的編號從2000到2999，出現(xiàn)這類操作信息時，數(shù)控機床照常運行，僅對當前的操作給予說明。3.編程故障

報警號前面帶有“P/S”，報警號從000到250，當故障顯示頁面上出現(xiàn)這樣的報警顯示時，說明發(fā)生了與零件加工程序編制錯誤相關的故障。其中“P/S100”和“P/SOOO”這兩個報警號與維修人員有關的。P/S100號報警

維修人員在修改NC參數(shù)前必須將參數(shù)設定頁面2（SETTING2）上的“PWE”項設定為“1”，以使參數(shù)能修該，此時，必然出現(xiàn)P/S100號報警。維修人員在參數(shù)修改完畢后，應將“PWE”改設為“0”，以禁止參數(shù)的修改，再按系統(tǒng)面板上復位鍵（RESET），就可取消該報警。P/S000號報警

在某些關鍵的NC參數(shù)被修改后，使用上述方法雖然可以取消P/S100號報警，但又出現(xiàn)了P/S000號報警，遇此情況，必須采用斷開NC電源的方法，才能取消該報警。三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（三）FANUC0i系統(tǒng)故障排除實例1.FANUC—OiA系統(tǒng)電源輸入模塊維修FANUC0i系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障有很多種，以FANUC0iMD系統(tǒng)為例，其可能出現(xiàn)的故障有返回基準點異常、位置偏差量過大、斷線、超程、不能進行自動操作、無畫面顯示、電源單元保險絲熔斷故障等，現(xiàn)以位置偏差過大故障、電源輸入模塊故障和返回參考點位置偏移故障說明系統(tǒng)故障的分析排除方法，其它FANUC系統(tǒng)也可參照此法處理。（1）電源輸入模塊的工作原理大多數(shù)FANUC—OiA數(shù)控系統(tǒng)均采用了輸入單元供電的啟動控制電路，輸入單元的主要作用就是啟動CNC電源和檢測電源。維修工作中，經常會出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)啟動失敗的故障，因此電源輸入模塊的維修是經常碰到的一項工作。圖7·4所示是輸入單元的電原理圖。圖7.4FANUC—OiA電源輸入單元的電原理圖

三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（三）FANUC0i系統(tǒng)故障排除實例（2）輸入單元的維修

在日常維修中，當發(fā)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)不能啟動時，應該在系統(tǒng)啟動之前，首先觀察一下輸入單元板上的電源指示燈P1（綠色）是否被點亮，若不亮，應檢查外部供電電路，在確認供電正常情況下，檢查輸入單元板上+24V穩(wěn)壓電路。發(fā)生這種故障的原因一般是三極管Q1擊穿，使保險F3熔斷所致。如果P1綠燈亮，這時應按壓系統(tǒng)啟動按鈕SB1，再觀察輸入單元板上的P2紅色報警燈是否點亮，若按壓SB1無任何反應，一般是啟動和停止按鈕損壞或連線脫落。如果按壓SB1時，紅色報警燈亮，這時應先斷開總電源，然后撥掉輸入單元與CNC電源單元連線的插頭CP2，并短接CP2的⑤、⑥兩點，再通電后重新啟動SB1，這時若紅色報警燈不亮，則要測量CP2上的①、②兩點是否有交流電壓輸出。若無輸出電壓，通常是PY1、LC1和LC2繼電器損壞所致；若有輸出電壓，表明故障點在CNC電源單元上。當CNC電源單元在輸出電壓+5V、±15V、+24V時，只要有一路輸出不正常，都會使PA1、PB觸點斷開，產生報警。

電源單元的故障通常是由于外部線路短路造成+24V保險絲熔斷所致。1.FANUC—OiA系統(tǒng)電源輸入模塊維修三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（三）FANUC0i系統(tǒng)故障排除實例2.返回參考點位置偏移

（1）故障分析機床不能返回基準點，一般有兩種情況，一種是偏離基準點一個柵格距離，造成這種故障的原因有：減速板塊位置不正確、減速檔塊的長度太短；基準點用的接近開關的位置不當。該故障一般發(fā)生在機床大修后，可通過重新調整檔塊位置來解決。第二種是偏離基準點任意位置，即偏離一個隨機值，這種故障與下列因素有關：外界干擾，如電纜屏蔽層接地不良、脈沖編碼器的信號線與強電電纜靠得太近、電纜連接器接觸不良或電纜損壞。

（2）排除方法

1）確認參考計數(shù)器值的設定是否正確，參考計數(shù)器的值應等于電動機一轉的脈沖數(shù)乘以檢測倍率DMR；參考計數(shù)器的值和檢測倍率DMR的值均設定在參數(shù)PRM004—007中。2）確認返回參考點位置偏移的程度，是否在一個柵格之內。如在一個柵格之內，執(zhí)行（3）；否則執(zhí)行（4）。3）確認減速檔塊（*DECX，*DECY等）是否裝配在正確位置上。如減速檔塊距參考點小于電動機一轉移動量的一半，應改變檔塊位置，使它在正確置附近。4）檢查參數(shù)PRM0508—0511中柵格偏移量設定是否正確。三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（三）FANUC0i系統(tǒng)故障排除實例3.位置偏差量過大——4×0，4×1報警

（1）故障分析

該報警表示NC指令的位置與機床實際位置的誤差（即位置偏差量）大于參數(shù)設定值。發(fā)生4×0報警，表示停止中的位置偏差量過大；發(fā)生4×1報警，表示移動中的位置偏差量過大。

（2）故障排除步驟

這個故障可以用診斷號DGN800—DGN803來確認位置偏差量是否超過參數(shù)設定值。1）如沒有超過，則說明是軸卡不良；如超過，則應觀察軸是否移動了。如沒有移動，則執(zhí)行第5）步。否則，應檢查與軸運動有關的參數(shù)值是否合適或進給速度指令是否過大。如不是這個原因，則執(zhí)行第2）步。否則，應變更參數(shù)或減少進給速度指令。2）檢查伺服放大器的三相200V輸入電壓是否在允許波動范圍之內（85%—110%）。如不正常，則執(zhí)行第4）步。否則，應檢查8000號以后的參數(shù)，特別是電動機的型式等是否正確。如正確，則執(zhí)行第3）步，否則，應變更不正確的參數(shù)值。3）檢查指令線和反饋線是否有斷線或接線錯誤。如有問題，則更換或修理電纜。否則，應確認伺服關斷信號（用診斷號DGN105.0—105.3檢查）是否有時有接通現(xiàn)象。如不正常，則要檢查機床強電梯形圖的邏輯關系。若不是以上問題，則可能是由伺服放大器、軸控制電路或電動機不良引起的。4）檢查伺服電源變壓器的輸入電壓。如正常，可確定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）確認軸操作中電動機制動器是否有效。如制動器已抱閘，則應解除制動。否則應檢查電動機動力線、伺服放大器及軸卡之間的連接電纜是否有斷線或接錯的現(xiàn)象。如都正常，故障原因在于電動機不良或軸電路不良、伺服放大器不良。三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（三）FANUC0i系統(tǒng)故障排除實例4.不能進行手動操作三、FANUC0系統(tǒng)故障排除實例（三）FANUC0i系統(tǒng)故障排除實例5.系統(tǒng)無顯示四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修（一）SINUMERIK840D系統(tǒng)基本配置SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化結構設計，在一種標準硬件上配置多種軟件，具有多種工藝類型，能滿足多種機床控制的需要。SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)有802、810和840等系列產品，其中802系列為高性價比產品，810系列為普及型產品，840系列屬于高性能型產品。SINUMERIK840D采用模塊化的32位處理器及三CPU結構。即由人機通信CPU（MMC-CPU）、數(shù)控CPU（NC-CPU）和可編程序控制器CPU（PLC-CPU）組成。其中，NC與PLC的CPU集成在同一塊系統(tǒng)板上，形成840D數(shù)控系統(tǒng)的核心——NCU（NumericalControlUnit），它與SIMDRIVE611D伺服驅動模塊配合，可構成全數(shù)字化的數(shù)控系統(tǒng)，用于各種復雜加工的系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)車、鉆、銑、磨、切割、沖壓、激光加工等機床的控制。SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)字控制單元（NCU）、電源模塊、611D驅動模塊、OP單元、機床控制面板（MCP）、PCU、PLC模塊等組成。集成硬件系統(tǒng)時，總是將SIMODRIVE611D驅動模塊和NCU并排放在一起，并用設備總線互相連接。圖7.7SINUMERIK840D硬件系統(tǒng)組成四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修（一）SINUMERIK840D系統(tǒng)基本配置1.數(shù)字控制單元NCU

數(shù)字控制單元NCU是SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)的控制中心和信息處理中心，數(shù)控系統(tǒng)的直線插補、圓弧插補等軌跡運算和控制，PLC系統(tǒng)的算術運算和邏輯運算都是由NCU完成的。

根據(jù)選用硬件（如CPU芯片等）和功能配置的不同，NCU分為NCU561.4、NCU571.4、NCU572.4、NCU573.4、NCU573.5等若干種。NCU單元中包括相應的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI或Profibus接口、RS232接口、手輪及測量接口、PCMCIA卡插槽等，也就是包含HMI、NCK、PLC、驅動、CP等。2.電源模塊

電源模塊主要為NC和驅動裝置提供控制和動力電源，產生母線電壓，同時監(jiān)測電源和模塊狀態(tài)。NCU的5V、24V電壓，功率模塊的母線直流600V等電壓都由其提供。U/E型電源模塊直流母線電壓在490～644V范圍內波動，功率等級有：5kW、10kW、28kW（需外接制動電阻）。I/RF型電源模塊直流母線采用PWM，直流母線電壓恒定在600V，功率等級有：16kW、36kW、55kW、80kW、120kW。四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修（一）SINUMERIK840D系統(tǒng)基本配置3.611D驅動模塊SIMODRIVE611D驅動模塊是新一代數(shù)字控制總線驅動的交流驅動，分為雙軸模塊和單軸模塊兩種，相應的進給伺服電動機可采用1FT6或者1FK6系列，可實現(xiàn)全閉環(huán)控制。主軸伺服電動機為1PH7系列，其驅動模塊采用模塊化設計，分功率模塊、測量模塊，各軸的測量模塊可以不作任何設置的互換，功率模塊只要功率相同也可以不用設置的互換。一般來說，X411接口是接電動機的編碼器；X421接的是直接位置測量接口，如直線光柵、圓光柵。當組成半閉環(huán)系統(tǒng)時，可以只接電動機編碼器，但需要設置相關機床參數(shù)。4.OP單元OP（OperatorPanel）單元一般包括一個10吋/12吋/15吋TFT顯示屏和一個NC鍵盤，用戶可根據(jù)使用需要選配不同的OP單元，如OP010、OP012、OP015等。OP單元建立起SINUMERIK840D與操作者之間的交互界面，可以在OP上進行編程、調試、監(jiān)控、查看報警信息、備份與恢復數(shù)據(jù)、設置機床參數(shù)等操作。四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修（一）SINUMERIK840D系統(tǒng)基本配置5.機床控制面板MCP（MachineControlPanel）主要作用是完成數(shù)控機床的各類硬功能鍵的操作，具有機床開啟，手動、自動、MDA等的選擇、軸選擇、軸使能開啟、倍率等操作功能。（1）操作模式鍵區(qū)，可選擇的操作模式有JOG（）手動、MD（手動輸入數(shù)據(jù)）、TEACHIN（示教）和AUTO（自動）四種操作模式。（2）軸選擇鍵區(qū)，實現(xiàn)軸選擇，完成軸的點動進給、回參考點和增量進給。（3）自定義鍵區(qū)，供用戶使用，通過PLC的數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)與系統(tǒng)的聯(lián)系，完成機床生產廠所要求的特殊功能。（4）主軸操作區(qū)，主軸倍率開關實現(xiàn)主軸轉速0～120%倍率修調，主軸起停按鈕實現(xiàn)主軸驅動系統(tǒng)的起停，一般控制主軸驅動系統(tǒng)的脈沖使能和驅動使能。（5）進給軸操作區(qū)，進給軸倍率開關實現(xiàn)主軸轉速50%～120%倍率修調，進給軸起停按鈕實現(xiàn)進給軸驅動系統(tǒng)的起停，一般控制進給軸驅動系統(tǒng)的脈沖使能和驅動使能。（6）急停按鈕實現(xiàn)機床的緊急停機，切斷進給軸和主軸的脈沖使能和驅動使能6.PCUPCU（PCUnit）實際上就是一臺計算機，西門子PCU的控制軟件在這臺計算機中。它有自己獨立的CPU，還可以帶硬盤和軟驅，OP單元是這臺計算機的顯示器。PCU是專門為配合西門子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而開發(fā)人機交互模塊（MMC模塊），目前有三種PCU模塊———PCU20、PCU50、PCU70，PCU20不帶硬盤，但可以帶軟驅；PCU50、PCU70可以帶硬盤。7.PLC模塊可編程控制器PLC使用的是西門子SIMATICS7-300軟件。PLC的電源模塊（PowerSupply）、接口模塊（InterfaceModule）和信號模塊（SignalModule）在同一條軌道上從左到右依次排列。PLC的CPU集成在NCU中，通過NCU上的X111（SIMATICS7-300IM）接口與PLC模塊連接。電源模塊可為PLC和NC提供+24V和+5V兩種電壓，接口模塊（IM）用于各級系統(tǒng)互連，信號模塊（SM）用于信號輸入/輸出。（二）系統(tǒng)軟件故障診斷及排除四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修系統(tǒng)NC程序丟失故障故障現(xiàn)象：屏幕顯示：2000Signoflifemonitoring：PLCnotalive2001PLChasnotstartedup3000EmergencystopNCU板上的紅燈亮，LED顯示如左圖所有驅動器的LED燈亮紅燈。分析診斷：（1）2000是PLC壽命監(jiān)控標志，即PLC無效，2001則表明PLC沒有啟動，3000急停是由前兩個報警引起的。以此判斷，可能是PLC部分的故障：①PLC沒有啟動；②PLC沒有通信。（2）結合NCU及驅動器硬件指示燈信息，PLC是內鑲在NC中的，若NC有故障，即PLC也存在故障，那么應從NC數(shù)據(jù)出錯入手檢查。檢查排除步驟：NC數(shù)據(jù)出錯，需要重新安裝NC程序，具體操作步驟如下：（1）進入到啟動區(qū)域，按下設定口令，輸入口令；（2）按“MENUSE-LECT”鍵，選擇軟鍵上的“service”進入到服務區(qū)域，按下擴展鍵，將會出現(xiàn)系列啟動的按鍵。再按“seriesstar-up”進入保存與釋放菜單；

（3）轉到釋放界面，按“Readstart-uparchive”，即“讀取檔案文件”，則系統(tǒng)將彈出歸檔文件夾下所有檔案文件，要恢復NC機床數(shù)據(jù)，選擇NC01.ARC文件，再按下“start”，即開始軟鍵，系統(tǒng)開始恢復數(shù)據(jù)，在這個過程中，系統(tǒng)將會自動重啟。（二）系統(tǒng)軟件故障診斷及排除四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修系統(tǒng)PLC程序丟失故障故障現(xiàn)象：屏幕顯示：2000Signoflifemonitoring：PLCnotalive2001PLChasnotstartedup3000EmergencystopNCU板上PS與PF指示燈同時亮，并且，MCP控制面板上按鍵燈一閃一閃的。分析診斷：（1）PLC部分的可能故障有：①PLC沒有啟動；②PLC沒有通信；③NCU板上PS和PF燈都亮，從PLC狀態(tài)指示燈含義速查表查到PLC有故障；④MCP板上按鍵燈在閃爍，說明PLC沒有建立。（2）基于以上四點判斷，該故障是由PLC程序不能建立引起的，故障原因可能是PLC程序損壞或者丟失。檢查排除步驟：解決LC程序損壞或丟失的唯一辦法是重新安裝PLC程序備份，步驟如下：（1）進入到啟動區(qū)域，按下設定口令，輸入口令；（2）在任何方式下按“MENUSE-LECT”鍵，選擇軟鍵上的“service”進入到服務區(qū)域，按下擴展鍵，將會出現(xiàn)系列啟動的按鍵。再按“seriesstart-up”進入保存與釋放菜單；（3）轉至釋放界面。按右上角的“Readstartuparchive”，即“讀取檔案文件”，則系統(tǒng)將彈出歸檔文件夾下所有檔案文件，要恢復PLC機床數(shù)據(jù)，選擇110527P.ARC文件，再按下“start”，即開始軟鍵，系統(tǒng)開始恢復數(shù)據(jù)，在這個過程中，系統(tǒng)將會自動重啟。（三）系統(tǒng)硬件故障診斷及排除四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修Profibus總線出錯故障診斷故障現(xiàn)象：

系統(tǒng)自診斷功能已經提示Profibus總線的第050站有錯誤，找不到第50個站點的地址，并且與該站點有關的所有輸入或輸出點均不正常，并在屏幕上顯示：700005F-GP：Profibususerwithprofibusaddress050malfunctioning分析診斷：

由于050站點之前、之后都還有其他站點，因此再排除總線連線問題后，故障的可能原因有：①站點沒有供電；②地址丟失；③050站點本身故障。檢查排除步驟：（1）檢查第050站點的指示燈SF呈紅燈狀態(tài)，查PLC指示燈狀態(tài)速查表可知，運行指示燈不正常；（2）檢查地址是否丟失，拆下站點的地址棒，進行檢查；

（3）通過模塊IO的實際狀態(tài)與在診斷中顯示的狀態(tài)是否一致來判斷模塊是否正常，或者同類型模塊直接交換判斷。（三）系統(tǒng)硬件故障診斷及排除四、SINUMERIK840D系統(tǒng)的維修電源不能接通故障故障現(xiàn)象：

打開總電源開關，所有指示燈無任何反應。分析診斷：

正常狀態(tài)下，通電后電源進行自檢，一般是綠燈亮一下，然后熄滅。所有指示燈無任何反應，這種情況一般有兩種可能：一是控制電源三相電壓不正常，二是電源模塊故障。檢查排除步驟：（1）檢查控制電源三相電壓1U1（2U1）、1V1（2V1）、1W1（2W1）電壓是否正常。正常一般為400V左右。

（2）用代換法檢查電源模塊是否已經損壞。伺服系統(tǒng)故障診斷第4節(jié)

在自動控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)主要是控制機床的進給運動和主軸轉速。伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)，它以指令脈沖為輸入給定值，與輸出量進行比較，利用比較后產生的偏差值對系統(tǒng)進行自動調節(jié)，以消除偏差，使被調量跟蹤給定值。一、伺服系統(tǒng)故障診斷流程

伺服系統(tǒng)故障診斷流程如圖7.8所示。為提高故障診斷效率，也可參照圖7.9所示的流程進行故障診斷和排除。圖7.8伺服系統(tǒng)故障診斷流程圖7.9伺服系統(tǒng)故障初始診斷流程二、主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷

數(shù)控機床要求主軸在很寬范圍內轉速連續(xù)可調，恒功率范圍寬。當要求機床有螺紋加工功能、準停功能和恒線速加工等功能時，就要對主軸提出相應的進給控制和位置控制要求，因此主軸驅動系統(tǒng)也可稱為主軸伺服系統(tǒng)。

主軸伺服系統(tǒng)的故障按機床提供的報警形式大致可分為三類：（1）在CRT或操作面板上顯示報警內容的故障，它是利用軟件的診斷程序來實現(xiàn)；（2）利用進給伺服驅動單元上的硬件（如發(fā)光二級管或數(shù)碼管指示，保險絲熔斷等）顯示報警驅動單元的故障；（3）進給運動不正常，但沒有任何報警指示的故障。1.主軸波動

主軸波動是指由于電磁干擾、屏蔽和接地措施不良等影響，主軸轉速指令信號或反饋信號受到干擾，使主軸驅動出現(xiàn)隨機和無規(guī)律性的波動。判別有無干擾的方法是：當主軸轉速指令為零時，主軸仍往復運動，調整零速平衡和漂移補償也不能消除故障。2.過載

切削用量過大，頻繁正、反轉等均可引起過載報警。具體表現(xiàn)為主軸電動機過熱、主軸驅動裝置顯示過電流報警等。二、主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷3.主軸定位抖動

主軸準停用于刀具交換、精鏜退刀及齒輪換擋等場合，不同的準停方式，準停要經過減速的過程，如減速或增益等參數(shù)設置不當，均可引起定位抖動。另外，準停方式（1）中定位液壓缸活塞移動的限位開關失靈，準停方式（2）中發(fā)磁體和磁傳感器之間的間隙發(fā)生變化或磁傳感器失靈均可引起定位抖動。4.主軸轉速與進給不匹配

當進行螺紋切削或用每轉進給指令切削時，會出現(xiàn)停止進給，主軸仍繼續(xù)運轉的故障。發(fā)生這種故障一般是主軸編碼器有問題?？捎靡韵路椒▉泶_定：（1）CRT畫面有報警顯示；（2）通過CRT調用機床數(shù)據(jù)或I／O狀態(tài)，觀察編碼器的信號狀態(tài)；（3）用每分鐘進給指令代替每轉進給指令來執(zhí)行程序，觀察故障是否消失。5.轉速偏離指令值

當主軸轉速超過技術要求所規(guī)定的范圍時，要考慮：（1）電動機過載；（2）CNC系統(tǒng)輸出的主軸轉速模擬量（通常為0~±10V）沒有達到與轉速指令對應的值；（3）測速裝置有故障或速度反饋信號斷線；（4）主軸驅動裝置故障。二、主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷6.主軸異常噪聲及振動

發(fā)生此情況后，首先要區(qū)別異常噪聲及振動發(fā)生在主軸機械部分還是在電氣驅動部分。若在減速過程中發(fā)生，一般是由驅動裝置造成的，如交流驅動中的再生回路故障；若在恒轉速時發(fā)生，可通過觀察主軸電動機自由停車過程中是否有噪聲和振動來區(qū)別，如存在噪聲和振動，則主軸機械部分有問題。若檢查發(fā)現(xiàn)振動周期與轉速有關，則應檢查主軸機械部分是否良好，測速裝置是否不良；如無關，一般是主軸驅動裝置未調整好。7.主軸電動機不轉CNC系統(tǒng)至主軸驅動裝置除了轉速模擬量控制信號外，還有使能控制信號，一般為DC＋24V繼電器線圈電壓。發(fā)生該故障后，要檢查：

（1）CNC系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出；

（2）信號是否接通。通過CRT觀察I／O狀態(tài)，分析機床PLC梯形圖（或流程圖），確定主軸的啟動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；（3）主軸驅動裝置和主軸電動機是否有問題。三、進給伺服系統(tǒng)故障與診斷(一）CRT上顯示報警內容的故障（軟件報警故障）

數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的作用是：根據(jù)CNC發(fā)出的動作指令，迅速、準確地完成在各坐標軸方向的進給，與主軸驅動相配合，實現(xiàn)對工件的高精度加工。因此，進給伺服系統(tǒng)的性能是影響數(shù)控機床整體性能的重要因素，做好進給伺服系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)故障，排除故障是十分必要的。機床進給伺服系統(tǒng)的常見故障有進給運動超程；伺服運動定位精度超差；進給運動過載、爬行、竄動；機床振動；伺服電機不轉；坐標軸漂移等。1．超程報警

一般是由進給運動超過了軟件設定的軟限位或由限位開關決定的硬限位引起的，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書進行調整，即可排除故障。2．停機時誤差過大和運行時誤差過大報警

引起誤差過大的原因有：（1）位置偏差設置錯誤。因此要認真檢查參數(shù)的設定值。（2）超調。在數(shù)控系統(tǒng)加減速時間里，如果電動機沒有流過加減速時必要的電流，則會使位置控制回路的誤差增加。為了消除本報警，可加大數(shù)控系統(tǒng)的加減速時間和速度控制單元的增益。（3）輸入電源電壓太低。交流輸入電源電壓應在額定值的+10%—-15%的范圍內。（4）連接不良。如測速機信號線、電動機動力線等的連接不良均會引起誤差過大。（5）數(shù)控系統(tǒng)的位置控制部分和速度控制部分的故障。（6）如果是直流伺服電動機，則電機的碳刷接觸不良也會引起誤差過大。3．漂移補償量過大報警

出現(xiàn)這種故障的原因有：（1）連接不良。表現(xiàn)在兩個方面。一是電動機動力線連接不良，二是電動機和檢測元件之間的連接不良。（2）CNC系統(tǒng)中有關漂移量補償?shù)膮?shù)設定錯誤。（3）速度控制單元CNC裝置主板的位置控制部分有故障。三、進給伺服系統(tǒng)故障與診斷(一）CRT上顯示報警內容的故障（軟件報警故障）

數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的作用是：根據(jù)CNC發(fā)出的動作指令，迅速、準確地完成在各坐標軸方向的進給，與主軸驅動相配合，實現(xiàn)對工件的高精度加工。因此，進給伺服系統(tǒng)的性能是影響數(shù)控機床整體性能的重要因素，做好進給伺服系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)故障，排除故障是十分必要的。機床進給伺服系統(tǒng)的常見故障有進給運動超程；伺服運動定位精度超差；進給運動過載、爬行、竄動；機床振動；伺服電機不轉；坐標軸漂移等。其它故障：過熱報警故障

電動機再生放電的電流過大報警電機過載速度單元的斷路器斷開報警伺服單元過電流報警伺服系統(tǒng)過壓報警三、進給伺服系統(tǒng)故障與診斷(二）報警指示燈報警的故障（硬件報警故障）1．速度控制單元上的保險絲燒斷或斷路器跳閘報警

發(fā)生這類故障的原因很多，除機械負載過大、接線錯誤外，主要原因有：（1）速度控制單元的環(huán)路增益設定過高。（2）位置控制或速度控制部分的電壓過高或過低或速度及位置檢測元件故障引起振蕩。（3）電動機故障，如電動機去磁，將會引起過大的激磁電流。（4）當速度控制單元的加速或減速頻率太高時，由于流經扼流圈的電流延遲，可能造成電源三相間短路，從而燒斷保險絲，此時需適當降低工作頻率。2．保護開關動作報警

出現(xiàn)該報警時，應首先分清是何種保護開關動作，然后再采取相應措施予以解決。如伺服單元上熱繼電器動作，應先檢查熱繼電器的設定是否有誤，然后再檢查機床工作時的切削條件是否太苛刻或機床的摩擦力矩是否太大。如變壓器熱動開關動作，而變壓器并不發(fā)熱，則是熱動開關失靈。如果變壓器很熱，用手只能接觸幾秒鐘，則要檢查電動機負載是否過大。若在減輕切削的條件下熱動開關仍發(fā)生動作，則應在空載低速進給的條件下測量電動機電流，如已接近電流額定值，則需重新調整機床。產生上述故障的另一個原因是變壓器內部短路。三、進給伺服系統(tǒng)故障與診斷(三）無報警顯示的故障

當機床已處于不正常運動狀態(tài)，但軟、硬件報警系統(tǒng)均無報警顯示時，稱機床出現(xiàn)了無報警顯示故障。機床不正常運動狀態(tài)的表現(xiàn)形式及引發(fā)的可能原因如下：1．機床失控（飛車現(xiàn)象）

可能原因為：（1）位置傳感器或速度傳感器的信號反相或電樞線反接；（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是有接線斷開的情況；（4）CNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有故障；（5）電源板有故障或伺服控制板有故障。2．機床振動

當發(fā)生該現(xiàn)象時，應首先確認振動周期與進給速度是否成比例變化。如果成比例變化，則故障的起因或是機床、電動機、檢測器不良，或是系統(tǒng)插補精度差，檢測增益太高。如果不成比例，且振動周期大致固定時，則基本上是因與位置控制有關的系統(tǒng)參數(shù)設定錯誤，速度控制單元上短路棒設定錯誤或增益電位器調整不好以及速度控制單元的印制線路板不好。3．兩軸聯(lián)動加工外圓時圓柱度超差

如果加工時象限稍一變化，就發(fā)生精度不一樣的現(xiàn)象，則很可能是進給軸的定位精度太差，如果是在坐標軸的45°方向超差，則多數(shù)情況是由位置環(huán)增益或檢測增益調整不好造成的。

可能的原因有：（1）用戶的保護性鎖緊如急停按鈕、制動裝置沒有完全釋放，或有關運動的相應開關位置不正確；（2）主電源熔絲斷；（3）由于過載保護用斷路器動作或監(jiān)控用繼電器的觸點未接觸好，呈常開狀態(tài)，使伺服放大部分信號沒有發(fā)出。4．機床過沖

數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)——快速移動時間常數(shù)設定得太小，或速度控制單元上的速度增益設定太低，都會引起機床過沖。另外，如果電動機和進給絲杠間的剛性太差，如間隙太大或傳動帶的張力調整不好等也會造成此故障。5．機床移動時噪聲過大

如果噪聲源來自發(fā)電動機，則可能的原因是：（1）電動機換向器表面的粗糙度值大或有損傷；（2）油、液、灰塵等侵入電刷槽或換向器；（3）電動機有軸向竄動。6．機床在快速移動時發(fā)生振動，甚至有大的沖擊，其原因是伺服電動機內測速發(fā)電機電刷接觸不良引起的。7．所有軸均不運動

三、進給伺服系統(tǒng)故障與診斷(三）無報警顯示的故障數(shù)控機床維修實例第5節(jié)

數(shù)控機床故障多種多樣，因此要通過大量的實踐和他人維修實例的研究，獲取維修知識和經驗，研究各類數(shù)控機床維修的思路和方法，提高綜合運用多種維修方法排除故障的能力。一、數(shù)控銑床維修實例例1FANUC0i-MF系統(tǒng)數(shù)控銑床伺服系統(tǒng)無法上電故障現(xiàn)象：

開機后，伺服系統(tǒng)無法上電，出現(xiàn)兩個報警：SV1067FSSB:配置錯誤（軟件）；SP122O(SP)無主軸放大器。同時，伺服放大器狀態(tài)指示燈STATUS1\STATUS2熄滅，散熱風扇不轉。分析診斷：

該機床伺服系統(tǒng)上電過程如圖7.10所示。①CNC系統(tǒng)上電，通過FSSB總線與伺服放大器SVM、電源單元PSM建立通信，向伺服軟件發(fā)出HRDY信號；系統(tǒng)檢測無故障后，伺服軟件向伺服放大器SVM發(fā)出MCONA信號；若一切正常，SVM向PSM發(fā)出MCOFF信號，CX4端口閉合，內部繼電器RLY獲得MCOFF信號，內部觸點CX3閉合，MCC電路得電，AC200V輸入電源經整流得到DC300V電壓，隨即向SVM發(fā)出CRDY信號，電源準備完成。②SVM向伺服軟件發(fā)出DRDY信號，伺服放大器準備完成。③伺服軟件向CNC系統(tǒng)發(fā)出SRDY信號，至此伺服系統(tǒng)完成上電。圖7.10伺服系統(tǒng)上電過程一、數(shù)控銑床維修實例例1FANUC0i-MF系統(tǒng)數(shù)控銑床伺服系統(tǒng)無法上電檢查排除步驟：

（1）根據(jù)伺服系統(tǒng)上電過程，采用圖7.11所示的故障診斷方法，初步判斷該故障可能是伺服放大器控制電路無法上電，CNC與伺服放大器無法通信造成的。

（2）重點檢查伺服放大器DC24V供電線路，發(fā)現(xiàn)輸入端口CXA2C接至端子排的５號線接觸不良，重新接線，伺服上電成功，故障排除。圖7.11伺服系統(tǒng)無法上電診斷流程一、數(shù)控銑床維修實例例2XK5040—1數(shù)控立銑Z軸滾珠絲杠副卡死的修理故障現(xiàn)象：

Z軸電動機轉不動，工作臺在最低位置不能上升。故障分析：

發(fā)生該故障的原因可能有兩個。①機床立柱與升降工作臺燕尾、鑲條接觸面間隙或潤滑不正常，在該處發(fā)生卡死；②滾珠絲杠副問題。根據(jù)故障診斷“先外部、后內部”的原則，經過仔細檢查，排除原因①，確定滾珠絲杠副問題是引起該故障的原因。一、數(shù)控銑床維修實例例2XK5040—1數(shù)控立銑Z軸滾珠絲杠副卡死的修理檢查排除步驟：1）拆卸Z軸電動機，用兩個同規(guī)格液壓千斤頂在工作臺底部，將工作臺往上頂，松開Z軸滾珠絲杠副底座緊固螺釘，連底座將滾珠絲杠副取出。經檢查該絲杠副滾珠處滾道被擠扁是絲杠螺母不能轉動的原因。2）拆卸間隙調整壓板，取出U型外滾道鋼管，旋出滾珠絲杠或螺母，修整U型外滾道管。U型外滾道管是由壁厚0.5mm鉻鋼管制成，直徑φ5mm、內徑φ4mm，要求φ4mm鋼球裝進去能從另一頭倒出來。U型管壓扁壓傷變形后，φ4mm鋼球通不過管道內孔，造成絲杠不能轉動。修理時，從U形管變形處近的一端裝入φ4mm鋼球，管口向上，用φ4ˉ0.1mm的淬火鋼棒放進管口沖φ4mm鋼球，下去一段后取出鋼棒，又加入鋼球沖，如此反復，直到另一管口不斷出鋼球，且沖力應逐漸減小。3）若仍達不到一口裝入鋼球，另一口輕松擠出鋼球的程度，可以用工具鋼車制φ4.1mm的鋼球，火焰淬火后放在管口沖下去，再放入標準φ4鋼球沖壓，直到車制的φ4.1mm鋼球從另一管口出來后，U形外滾道內孔也就能完全通過φ4mm標準鋼珠了。然后，用薄片油石去除各部分毛刺，清洗全部鋼球、U形管、滾珠螺母、絲杠，再檢查一次φ4mm標準鋼球在全部U形管內是否暢通。4）裝配滾珠絲杠副。調整滾珠絲杠副，調整間隙壓板，使絲杠副位于垂直位置，若絲杠因自重力自動向下轉動時，在緊固以下間隙壓板。把各部件及Z軸電動機全部組裝完畢，撤去千斤頂試車，機床升降運行正常，故障排除。二、加工中心維修實例例3加工中心換擋故障故障現(xiàn)象：

操作系統(tǒng)為西門子840D系統(tǒng)的臥式加工中心，主軸換擋出現(xiàn)換擋不到位頂齒故障（機床主軸換擋方式為主軸固定位置換擋）。分析診斷：

常見的數(shù)控機床主軸換擋方式有主軸固定位置換擋和主軸擺動換擋兩種。主軸固定位置換擋過程如下。當主軸轉速超過或低于換擋轉速或執(zhí)行M41、M42等換擋指令時，主軸旋轉到當前擋位的換擋位置停止，可編程機床控制器PMC輸出執(zhí)行換擋信號，換擋機構開始換擋動作，當檢測到換擋到位信號換擋指令完成。

軸固定位置換擋常見故障有：①換擋機構沒有動作；②沒有檢測到換擋到位信號；③主軸換擋頂齒。二、加工中心維修實例例3加工中心換擋故障檢查排除步驟：主軸換擋故障的處理流程見圖7.12。根據(jù)該流程，發(fā)生主軸換擋不到位頂齒故障時，應重新調整換擋參數(shù)。1）將主軸調整到低速擋位，在手動（MDI）狀態(tài)下執(zhí)行指令SPOS=180，然后手動將主軸調整到換刀位置，用當前顯示的主軸角度減去180°的值，添加到軸參數(shù)“MD34090（0）”中，主軸重新回零點。再次執(zhí)行SPOS=180確認換刀位置是否正確，如不正確按前述步驟重新調試，直至正確后進行下一步；2）手動旋轉主軸任意角度，執(zhí)行高低擋位切換，尋找高低擋位能夠順暢切換的位置，把該位置主軸顯示的角度輸入到軸參數(shù)“MD35012（1）”中；3）切換到主軸高擋位上，在MDI狀態(tài)下執(zhí)行指令SPOS=180，然后手動將主軸調整到換刀位置，用當前顯示的主軸角度減180°后的值，添加到軸參數(shù)“MD34090（1）”中，主軸重新回零點。再次執(zhí)行SPOS=180確認換刀位置是否正確，如不正確按前述步驟重新調整，正確后進行下一步；4）在高擋位旋轉主軸任意角度，進行高低擋位切換，尋找高低擋位能夠順暢切換的位置，把該位置主軸顯示的角度輸入到軸參數(shù)“MD35012（2）”中，經上述調整后故障排除。二、加工中心維修實例例4加工中心工作臺抖動故障故障現(xiàn)象：

VMC750立式加工中心采用FANUC18-M數(shù)控系統(tǒng)，手動/自動移動Y軸過程時，工作臺嚴重抖動，并伴隨411#報警（運動中誤差過大）。分析診斷：

根據(jù)維修記錄統(tǒng)計，該機床作臺抖動故障原因大多出現(xiàn)在反饋環(huán)節(jié)、驅動環(huán)節(jié)以及外圍機械上，可能原因有：①編碼器損壞；②光柵尺臟污或損壞；③反饋電纜斷線或損壞；④伺服放大器故障；⑤伺服電機故障；⑥機械方面故障（過載、間隙過大）等。檢查排除步驟：（1）因本機采用半閉環(huán)控制，可排除光柵尺問題；（2）秉著“先機械后電氣”的維修原則，測量Y軸反向間隙為0.04mm，過大，故在參數(shù)1851中予以補償，但故障未解除；（3）更換伺服和反饋電纜，故障仍然沒有解除；（4）最后，采用“機電分離法”把絲杠和伺服電機脫開，單獨用電機控制，出現(xiàn)同樣故障。斷電后，用手轉動電機發(fā)現(xiàn)電機軸摩擦力過大，初步判斷是電機故障。更換電機后故障排除。二、加工中心維修實例例5840D數(shù)控系統(tǒng)HELLER加工中心，主軸定位故障故障現(xiàn)象：主軸定位時出現(xiàn)振蕩、主軸不能準確定位。分析診斷：可能引起的原因：1）編碼器的高速特性不良或主軸實際速度過高，超出了主軸編碼器的速度范圍，使主軸不能定位；2）主軸編碼器固定有松動在轉動過程中編碼器與主軸的相對位置不斷地變化，使主軸的定位不穩(wěn)定；3）編碼器本身存在故障，無“零點脈沖”信號輸出，使主軸不能定位；4）編碼器“零點脈沖”信號受到了外部干