系統(tǒng)可靠性的基本概念

系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)失去了規(guī)定的功能。

數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機(jī)、電、液等很多技術(shù)，發(fā)生故障是難免的。機(jī)械銹蝕、機(jī)械磨損、機(jī)械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動(dòng)、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵，操作失誤等都可導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出故障。

數(shù)控機(jī)床故障診斷

一．故障診斷內(nèi)容

1）動(dòng)作診斷：監(jiān)視機(jī)床各動(dòng)作部分，判定動(dòng)作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機(jī)床主軸。

2）狀態(tài)診斷：當(dāng)機(jī)床電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載時(shí)，觀察運(yùn)行狀態(tài)。

3）點(diǎn)檢診斷：定期點(diǎn)檢液壓元件、氣動(dòng)元件和強(qiáng)電柜。

4）操作診斷：監(jiān)視操作錯(cuò)誤和程序錯(cuò)誤。

5）數(shù)控系統(tǒng)故障自診斷：

二．CNC系統(tǒng)診斷技術(shù)

當(dāng)前使用的各種CNC系統(tǒng)的診斷方法歸納起來(lái)大致可分為三大類。

（1）啟動(dòng)診斷（Star up Diagnostics） 

把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、紙帶閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。

（2）在線診斷（On— Line Diagnostics）

指通過(guò)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)伺服單元，伺服電機(jī)，主軸伺服單元和主軸電機(jī)以及外部設(shè)備等進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查。一般來(lái)說(shuō)，包括自診斷功能的狀態(tài)顯示和故障信息顯示兩部分。

接口顯示：為了區(qū)分出故障發(fā)生在數(shù)控內(nèi)部，還是發(fā)生在PLC或機(jī)床側(cè)，有必要了解CNC和PLC或CNC和機(jī)床之間的接狀態(tài)以及CNC內(nèi)部狀態(tài)。

內(nèi)部狀態(tài)顯示：

（a）由于外因造成不執(zhí)行指令的狀態(tài)顯示。

（b）復(fù)位狀態(tài)顯示。

（c）TH報(bào)警狀態(tài)顯示，即紙帶水平和垂直校驗(yàn)，顯示出報(bào)警時(shí)的紙帶錯(cuò)誤孔的位置。

（d）磁泡存儲(chǔ)器異常狀態(tài)顯示。

（e）位置偏差量的顯示。

（f）旋轉(zhuǎn)變壓器或感應(yīng)同步器的頻率檢測(cè)結(jié)果顯示。

（g）伺服控制信息顯示。

（h）存儲(chǔ)器內(nèi)容顯示等。

故障信息顯示的內(nèi)容一般有上百條，最多可達(dá)600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)。一般可分成下述幾大類：

（a）過(guò)熱報(bào)警類；

（b）系統(tǒng)報(bào)警類；

（c）存儲(chǔ)器報(bào)警類；

（d）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；

（e）伺服類：即與伺服單元和伺服電機(jī)有關(guān)的故障報(bào)警；

（f）行程開關(guān)報(bào)警類；

（g）印刷線路板間的連接故障類。

（3）離線診斷（Off—Line Diagnostics）

離線診斷的主要目的是故障導(dǎo)通知故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍內(nèi)?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)的離線診斷用軟件，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(shí)更為方便。

（a）通訊診斷：用戶只需反CNC系統(tǒng)中專用“通信接口”連接到普通電話線上，而在西門子公司維修中心的專用通信診斷計(jì)算機(jī)的“數(shù)據(jù)電話”也連接到電話線路上，然后由計(jì)算機(jī)向CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測(cè)試數(shù)據(jù)輸回到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析關(guān)得出結(jié)論。

（b）自修復(fù)系統(tǒng)：備用模塊則系統(tǒng)能自動(dòng)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)。

（c）具有AI（人工智能）功能的專家故障診斷系統(tǒng)：

①在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，通過(guò)具有某個(gè)領(lǐng)域的專門知識(shí)的專家分析和解釋數(shù)據(jù)并作出決定。

②專家系統(tǒng)利用專家推理方法的計(jì)算機(jī)模型來(lái)解決問(wèn)題，并且得到的結(jié)論和專家相同。

三．伺服系統(tǒng)的診斷方法

采用發(fā)光二級(jí)管來(lái)批示故障可能產(chǎn)生的原因，例如過(guò)熱報(bào)警，過(guò)流報(bào)警，過(guò)壓報(bào)警，欠壓報(bào)警，I2t值監(jiān)控（用于電源電路）等。
數(shù)控機(jī)床維修

一．概述

數(shù)控機(jī)床的維修概念，不能單純局限于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如何排除故障和及時(shí)修復(fù)，使數(shù)控系統(tǒng)盡早投入使用，還應(yīng)包括正確使用和日常保養(yǎng)等。

二．正確操作和使用數(shù)控系統(tǒng)的步驟

（1）數(shù)控系統(tǒng)通電前的檢查

1）檢查CNC裝置內(nèi)的各個(gè)印刷線路板是否緊固，各個(gè)插頭有無(wú)松動(dòng)。

2）認(rèn)真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機(jī)提供的連接手冊(cè)的規(guī)定，正確而可靠地連接。

3）交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規(guī)定的要求。

4）確認(rèn)CNC裝置內(nèi)的各種硬件設(shè)定是否符合CNC裝置的要求。

只有經(jīng)過(guò)上述檢查，CNC裝置才能投入通電運(yùn)行。

（2）數(shù)控系統(tǒng)通電后的檢查

1）首先要檢查數(shù)控裝置中各個(gè)風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）確認(rèn)各個(gè)印刷線路或模塊上的直流電源是否正常，是否在允許的波動(dòng)范圍之內(nèi)。

3）進(jìn)一步確認(rèn)CNC裝置的各種參數(shù)。

4）當(dāng)數(shù)控裝置與機(jī)床聯(lián)機(jī)通電時(shí)，應(yīng)在接通電源的同時(shí)，作為按壓緊急停止按鈕的準(zhǔn)備，以備出現(xiàn)緊急情況時(shí)隨時(shí)切斷電源。

5）用手動(dòng)以低速給移動(dòng)各個(gè)軸，觀察機(jī)床移動(dòng)方向的顯示是否正確。

6）進(jìn)行幾次返回機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)的動(dòng)作，用來(lái)檢查數(shù)控機(jī)床是否有返回基準(zhǔn)點(diǎn)功能，以及每次返回基準(zhǔn)點(diǎn)的位置是否完全一致。

7）CNC裝置的功能測(cè)試。

三．CNC系統(tǒng)的日常維護(hù)

1）制訂CNC系統(tǒng)的日常維護(hù)的規(guī)章制度。

2）應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門。

3）定時(shí)清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)。

4）CNC系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護(hù)。

5）定期檢查和更換直流電機(jī)電刷。

6）經(jīng)常監(jiān)視CNC裝置用的電網(wǎng)電壓。

7）存儲(chǔ)器用電池的定期更換。

8）CNC系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù)。

9）備用印刷線路板的維護(hù)。對(duì)于已購(gòu)置的備用印刷線路板應(yīng)定期裝到CNC裝置上通電運(yùn)行一段時(shí)間，以防損壞。

10）做好維修前期的準(zhǔn)備工作：

①技術(shù)準(zhǔn)備：維修人員應(yīng)在平時(shí)充分了解系統(tǒng)的性能。

②工具準(zhǔn)備：作為最終用戶，維修工具只需準(zhǔn)備一些常規(guī)的儀器設(shè)備，如交流電壓表，直流電壓表，可能用指針式的也可以是數(shù)字式的，測(cè)量誤差在±2%范圍內(nèi)即可。萬(wàn)用表也是一種常用的儀表。

③備件準(zhǔn)備：一旦由于CNC系統(tǒng)的部件或元器件損壞，使系統(tǒng)發(fā)生故障。為能及時(shí)排除故障，用戶應(yīng)準(zhǔn)備一些常用的備件。

四．故障處置

一旦CNC系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)操作人員應(yīng)采取急停措施，停止系統(tǒng)運(yùn)行，保護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)。

（1）故障的表現(xiàn)

①系統(tǒng)發(fā)生故障的工作方式

工作方式有：Tape（紙帶方式）、MDI（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式）、MEMORY（存儲(chǔ)器方式）、EDIT（編輯）、HANDLE（手輪）、JOG（點(diǎn)動(dòng)）方式。

②MDI/DPL（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入/顯示）。

③系統(tǒng)狀態(tài)顯示有時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)卻沒(méi)有報(bào)警，此時(shí)需要通過(guò)診斷畫面觀察系統(tǒng)所處的狀態(tài)。

④定位誤差超差情況。

⑤在CRT上的報(bào)警及報(bào)警號(hào)。

⑥刀具軌跡出現(xiàn)誤差時(shí)的速度。

（2）故障的頻繁程度

①故障發(fā)生的時(shí)間及頻率。

②加工同類工件時(shí)，發(fā)生故障的概率。

③故障發(fā)生的方式，判別是否與進(jìn)給速度、換刀方式或是與螺紋切削有關(guān)。

④出現(xiàn)故障的程序段。

（3）故障的重復(fù)性

①將引起故障的程序段重復(fù)執(zhí)行多次進(jìn)行觀察，來(lái)考察故障的重復(fù)性。

②將該程序段的編程值與系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比較，確認(rèn)兩者是否有差異。

③本系統(tǒng)以前是否發(fā)生過(guò)同樣故障？

（4）外界狀況

①環(huán)境溫度。

②周圍的振動(dòng)源。

③系統(tǒng)的安裝位置檢查，出故障時(shí)是否受到陽(yáng)光的直射等。

④切削液、潤(rùn)滑油是否飛濺到了系統(tǒng)柜、系統(tǒng)柜里是否進(jìn)水，受到水的浸漬（如暖氣漏水）等。

⑤輸入電壓調(diào)查，輸入電源是否有波動(dòng)、電壓值等。

⑥工廠內(nèi)是否有使用大電流的裝置。

⑦近處是否存在干擾源。

⑧附近是否正在修理或調(diào)試機(jī)床、安裝了新機(jī)床等。

⑨重復(fù)出現(xiàn)的故障是否與外界因素有關(guān)？

（5）有關(guān)操作情況

①經(jīng)過(guò)什么操作之后才發(fā)生的故障？

②機(jī)床的操作方式對(duì)嗎？

③程序內(nèi)是否包含有增量指令？

（6）機(jī)床情況

①機(jī)床調(diào)整狀況。

②機(jī)床在運(yùn)輸過(guò)程中是否發(fā)生振動(dòng)？

③所用刀具的刀尖是否正常？

④換刀時(shí)是否設(shè)置了偏移量？

⑤間隙補(bǔ)償給的是否恰當(dāng)？

⑥機(jī)械另件是否隨溫度變化而變形？

⑦工件測(cè)量是否正確？

（7）運(yùn)轉(zhuǎn)情況

①在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否改變過(guò)或調(diào)整過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)方式？

②機(jī)床側(cè)是否處于報(bào)警狀態(tài)？是否已作好運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備？

③機(jī)床操作面板上的售率開關(guān)是否設(shè)定為“0”？

④機(jī)床是否處于鎖住狀態(tài)？

⑤系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)？

⑥系統(tǒng)的保險(xiǎn)絲是否燒斷？

⑦機(jī)床操作面板上的方式選擇開關(guān)設(shè)定是否正確？

（8）機(jī)床和系統(tǒng)之間接線情況

①電纜是否完整無(wú)損？

②交流電源線和系統(tǒng)內(nèi)部電線是否分開安裝？

③電源線和信號(hào)線是否分開走線？

④信號(hào)屏蔽線接地是否正確？

⑤繼電器、電磁鐵以及電動(dòng)機(jī)等電磁部件是否裝有噪聲抑制器？

（9）CNC裝置的外觀檢查

①機(jī)柜。檢查破損情況和是否是在打開柜門的狀態(tài)下操作。

②機(jī)柜內(nèi)部。風(fēng)扇電機(jī)工作是否正常？控制部分污染程序。

③紙帶閱讀機(jī)。紙帶閱讀機(jī)是否有污物？

④電源單元。保險(xiǎn)絲是否正常？

⑤電纜。電纜連接器插頭是否完全插入、擰緊？

⑥印刷線路板。印刷線路板數(shù)量有無(wú)缺損？

⑦M(jìn)DI/CRT單元。

（10）有關(guān)穿孔紙帶的檢查

①紙帶閱讀機(jī)天關(guān)是否正常？

②有關(guān)紙帶操作的設(shè)定是否正確？

③紙帶是否折、皺和存有污物？

④紙帶的連接處正常否？

⑤紙帶上的孔有無(wú)破損？

⑥這條紙帶是否用過(guò)？

⑦使用的是黑色紙帶還是其它顏色的紙帶？

五．故障檢查方法

１．直觀法

這是一種最基本的方法。維修人員通過(guò)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的觀察以及認(rèn)真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要有多學(xué)科的較寬的知識(shí)和綜合判斷的能力。

２．自診斷功能法

現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然尚未達(dá)到智能化很高的程度，但已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自診斷功能。能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在CRT上報(bào)警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間接口信號(hào)的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個(gè)方法是當(dāng)前維修時(shí)最有效的一種方法。

３．功能程序測(cè)試法

所謂功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補(bǔ)、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動(dòng)編程方法，編制成一個(gè)功能程序測(cè)試紙帶，通過(guò)紙帶閱讀機(jī)送入數(shù)控系統(tǒng)中，然后啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)使之進(jìn)行運(yùn)行，藉以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對(duì)于長(zhǎng)期閑置的數(shù)控機(jī)床第一次開機(jī)時(shí)的檢查以及機(jī)床加工造成廢品但又無(wú)報(bào)警的情況下，一時(shí)難以確定是編程錯(cuò)誤或是操作錯(cuò)誤，還是機(jī)床故障時(shí)的判斷是一較好的方法。

４．交換法

這是一種簡(jiǎn)單易行的方法，也是現(xiàn)場(chǎng)判斷時(shí)最常用的方法之一。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)。它實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析的正確性。

在備板交換之前，應(yīng)仔細(xì)檢查備板是否完好，并應(yīng)檢查備板的狀態(tài)應(yīng)與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開關(guān)，短路棒的設(shè)定位置以及電位器的位置。在置換CNC裝置的存儲(chǔ)器板時(shí)，往往還需要對(duì)系統(tǒng)作存儲(chǔ)器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系統(tǒng)用的磁泡存儲(chǔ)器就需要進(jìn)行這項(xiàng)工作），重新設(shè)定各種數(shù)控?cái)?shù)據(jù)，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換FANUC公司的7系統(tǒng)的存儲(chǔ)器板之后，需重新輸入?yún)?shù)，并對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)進(jìn)行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產(chǎn)生60號(hào)報(bào)警（存儲(chǔ)器容量不夠）。有的CNC系統(tǒng)在更換了主板之后，帶需進(jìn)行一些特定的操作。如FNUC公司在FS—10系統(tǒng)，必須按一定的操作步驟，先輸入9000～9031號(hào)選擇參數(shù)，然后才能輸入0000號(hào)至8010號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)和PC參數(shù)?？傊?，一定要嚴(yán)格地按照有關(guān)系統(tǒng)的操作、維修說(shuō)明書的要求進(jìn)行操作。

５．轉(zhuǎn)移法

所謂轉(zhuǎn)移法就是將CNC系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個(gè)方法實(shí)際上就是交換法的一種。因此，有關(guān)注意事項(xiàng)同交換法所述。

６．參數(shù)檢查法

眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機(jī)床的功能。參數(shù) 通常是存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會(huì)使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。此時(shí)，通過(guò)核對(duì)、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置工作時(shí)無(wú)緣無(wú)故地出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或有故障而無(wú)報(bào)警時(shí)，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。

另外，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，由于其機(jī)械傳動(dòng)部件磨損，電氣無(wú)件性能變化等原因，也需對(duì)其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有些機(jī)床的故障往往就是由于未及時(shí)修改某些不適應(yīng)的參數(shù)所致。當(dāng)然這些故障都是屬于故障的范疇。

７．測(cè)量比較法

CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計(jì)了多個(gè)檢測(cè)用端子。用戶也可利用這些端子比較測(cè)量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異?？梢詸z測(cè)這些測(cè)量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時(shí)還可對(duì)正常的印刷線路人為地制造“故障”，如斷開連線或短路，撥去組件等，以判斷真實(shí)故障的起因。為此，維修人員應(yīng)在平時(shí)積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時(shí)的正確波形和電壓值。因?yàn)镃NC系統(tǒng)生產(chǎn)廠往往不提供有關(guān)這方面的資料。

８．敲擊法

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無(wú)時(shí)，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于CNC系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點(diǎn)，板間或模塊間又通過(guò)插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點(diǎn)處，故障肯定會(huì)重復(fù)再現(xiàn)。

９．局部升溫

CNC系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后元器件均要老化，性能會(huì)變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時(shí)，出現(xiàn)的故障變得時(shí)有時(shí)無(wú)。這時(shí)可用熱吹風(fēng)機(jī)或電烙鐵等來(lái)局部升溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法時(shí)，一定要注意元器件的溫度參數(shù)等，不要將原來(lái)是好的器件烤壞。

１０．原理分析法

根據(jù)CNC系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），然后用萬(wàn)用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)量、分析和比較，從而對(duì)故障定位。運(yùn)用這種方法，要求維修人員必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)電路的原理有清楚的、較深的了解。

除了以上常用的故障檢查測(cè)試方法外，還有拔板法，電壓拉偏法，開環(huán)檢測(cè)法以及在上章中曾提出的診斷方法等多種。這些檢查方法各有特點(diǎn)，按照不同的故障現(xiàn)象，可以同時(shí)選擇幾種方法靈活應(yīng)用，對(duì)故障進(jìn)行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。

六．故障排除的一般方法

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警發(fā)生故障時(shí)，維修人員不要急于動(dòng)手處理，而應(yīng)多進(jìn)行觀察和試驗(yàn)。

１．充分調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)

這是維修人員取得第一手材料的一個(gè)重要手段。一方面要向操作者調(diào)查，詳細(xì)詢問(wèn)出現(xiàn)故障的全過(guò)程，查看故障記錄單，了解發(fā)生過(guò)什么現(xiàn)象，曾采取過(guò)什么措施等；另一方面，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要做細(xì)致的勘查。從系統(tǒng)的外觀到系統(tǒng)內(nèi)部各印刷線路板都應(yīng)細(xì)心地察看是否有異常之處。在確認(rèn)系統(tǒng)通電無(wú)危險(xiǎn)有情況下，方可通電，觀察系統(tǒng)有何異常，CRT顯示的內(nèi)容等。

２．認(rèn)真分析產(chǎn)生故障的起因

當(dāng)前的CNC系統(tǒng)智能化程度都比較低，系統(tǒng)尚不能自動(dòng)診斷出發(fā)生故障的確切原因。往往是同一報(bào)警號(hào)可以有多種起因，不可能將故障縮小到具體的某一部件。因此，在分析故障的起因時(shí)，一定要思路開闊。往往有這種情況，自診斷出系統(tǒng)的某一部分有故障，但究其起源，卻不在數(shù)控系統(tǒng)，而是在機(jī)械部分。所以，無(wú)論是CNC系統(tǒng)，機(jī)床強(qiáng)電，還是機(jī)械、液壓、氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來(lái)，進(jìn)行綜合判斷和篩選，然后通過(guò)必要的試驗(yàn)，達(dá)到確診和最終排除故障的目的。

造成數(shù)控系統(tǒng)故障而又不易發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)重要原因是干擾。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大致有下面幾種原因。

（１）機(jī)床生產(chǎn)廠的裝配工藝問(wèn)題

裝配工藝不好反映在干擾方面的表現(xiàn)大致有如下幾點(diǎn)。①?zèng)]有采用一點(diǎn)接地法。有些機(jī)床生產(chǎn)為了圖省事，到處就近接地，結(jié)果造成多點(diǎn)接地，形成地環(huán)流。②由于接地點(diǎn)選擇不當(dāng)或接觸不良，甚至虛焊造成接地電阻變大而引起噪聲干擾。③CNC系統(tǒng)與主機(jī)的信號(hào)通訊，有許多是采用屏蔽線連接的，若對(duì)屏蔽地處理不當(dāng)，沒(méi)有按照規(guī)定連接（如有的屏蔽地按規(guī)定只許接在系統(tǒng)側(cè)，而不能接在機(jī)床側(cè)，如圖4.3—1所示）也是造成干擾的一種因素。

（２）強(qiáng)電干擾

數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電柜中的接觸器、繼電器等電磁部件均是CNC系統(tǒng)的干擾源 。交流接觸器，交流電機(jī)的頻繁起動(dòng)、停止時(shí)，其電磁感應(yīng)現(xiàn)象會(huì)使CNC系統(tǒng)控制電路中產(chǎn)生尖峰或波涌等噪聲，干擾系統(tǒng)的正常工作。因此，一定要對(duì)這些電磁干擾采取措施，予以消除。

通常是采用在交流接觸器線圈的兩端或交流電機(jī)的三相輸入端并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，而在直流接觸器或在直流電磁閥的線圈兩端反相并入一個(gè)續(xù)流二極管等的辦法來(lái)抑制這些電器產(chǎn)生的干擾噪聲（如圖4.3—2所示）。但要注意一點(diǎn)，這些并入的吸收網(wǎng)絡(luò)的連線不應(yīng)大于20cm，否則，其效果就不理想。

同時(shí)，查CNC系統(tǒng)的控制電路的輸入電源部分，也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并聯(lián)在電源線間，如圖4.3—3所示，從而可有效地吸收電網(wǎng)中的尖峰電壓，起到一定的保護(hù)作用。

（３）供電線路的干擾

由于我國(guó)局部地區(qū)電力不足和供電頻率不穩(wěn)和用戶廠電網(wǎng)分配不合理等因素造成供電線路的干擾?，F(xiàn)象可歸納為超壓、欠壓、頻率和相位漂移、諧波失真、共模噪聲及常模噪聲等原因。為養(yǎng)活供電電線路干擾可采取下列措施。

①在電網(wǎng)電壓變化較大的地區(qū)，應(yīng)在CNC系統(tǒng)的輸入電源前增加電子穩(wěn)壓器，以養(yǎng)活電網(wǎng)電壓波動(dòng)。如果能加入電源調(diào)節(jié)器，則效果更好，但切不可串入自耦變壓器。

②用戶廠的供電線路的容量應(yīng)能滿足數(shù)控機(jī)床電器容量的要求。

③數(shù)控機(jī)床避免與電火花設(shè)備以及大功率的起、停頻繁的設(shè)備共用一干線，以免這些設(shè)備的干擾通過(guò)供電線串入到CNC系統(tǒng)中。

④數(shù)控機(jī)床設(shè)備安置時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離中頻爐、高頻感應(yīng)爐等變頻設(shè)備。

３．動(dòng)手修復(fù)

一旦故障部位已找到，但手頭卻無(wú)可更換的備件時(shí)，可用移植借用辦法，作為應(yīng)急措施來(lái)解決。例如某一組件壞了（如與非門或觸發(fā)器等），但損壞的往往只是組件中的某一路，其它幾部分還是好的。而在印刷線路板的設(shè)計(jì)中，又往往只是用了組件中的一部分，沒(méi)有全部用滿。此時(shí)，可將沒(méi)有使用的富余部分取來(lái)作為應(yīng)急用。具體的作法是，切斷已損壞部分的插腳（包括輸入和輸出腳），然后由區(qū)線將信號(hào)輸入、輸出線引至富余的組件插腳 上即可。

典型數(shù)控機(jī)床維修方法

一．西門子3系統(tǒng)的維修

1）電源接通后無(wú)基本畫面顯示

（a）電路板03840號(hào)板上無(wú)監(jiān)控?zé)麸@示

（b）03840號(hào)電路板上監(jiān)控?zé)袅?

①監(jiān)控?zé)糸W爍。如果監(jiān)控?zé)糸W爍頻率為1Hz，則EPROM有故障；如果閃爍頻率為2Hz，則PLC有故障；如以4Hz頻率閃爍，則保持電池報(bào)警，表示電壓已不足。

②監(jiān)控?zé)糇鬁缬伊痢１硎静僮髅姘宓慕涌诎?3731板有故障或CRT有故障。

③監(jiān)控?zé)舫Ａ?。這種故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系統(tǒng)總線（即背板）有故障、電路板上設(shè)定有誤、機(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、以及電路板（如存儲(chǔ)器板、耦合板、測(cè)量板）的硬件有故障。

2）CRT上顯示混亂

（a）保持電池（鋰電池）電壓太低，這時(shí)一般能顯示出711號(hào)報(bào)警。

（b）由于電源板或存儲(chǔ)曾被拔出，從而造成存儲(chǔ)區(qū)混亂。這是一種軟故障，只要將CNC內(nèi)部程序清除并重新輸入即可排除故障。

（c）電源板或存儲(chǔ)器板上的硬件故障造成程序顯示混亂。

（d）如CRT上顯示513號(hào)報(bào)警，表示存儲(chǔ)器的容量不夠。

3）在自動(dòng)方式下程序不能啟動(dòng)

（a）如此時(shí)產(chǎn)生351號(hào)報(bào)警，表示CNC系統(tǒng)啟動(dòng)之后，未進(jìn)行機(jī)床回基準(zhǔn)點(diǎn)的操作。

（b）系統(tǒng)處于自動(dòng)保持狀態(tài)。

（c）禁止循環(huán)啟動(dòng)。 檢查PLC與NC間的接口信號(hào)Q64.3。

4）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)故障

（a）進(jìn)給軸不能運(yùn)動(dòng)。造成此故障的原因有：

①操作方式不對(duì)；

②從PLC傳至NC的信號(hào)不正常；

③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。

④發(fā)生22號(hào)報(bào)警，它表示位置環(huán)未準(zhǔn)備好。

⑤測(cè)量系統(tǒng)有故障。如產(chǎn)生108，118，128，138號(hào)報(bào)警，這是測(cè)量傳感器太臟引起的。如產(chǎn)生104，114，124，134報(bào)警，則位置環(huán)有硬件故障。

⑥運(yùn)動(dòng)軸處于軟件限位狀態(tài)。只要將機(jī)床軸往相反方向運(yùn)動(dòng)即可解除。

⑦當(dāng)發(fā)生101，111，121，131號(hào)報(bào)警時(shí)，表示機(jī)床處于機(jī)械夾緊狀態(tài)。

（b）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。

（c）進(jìn)給軸顫動(dòng)。

①進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元的速度環(huán)和電流環(huán)參數(shù)沒(méi)有進(jìn)行最佳化或交流電機(jī)缺相或測(cè)速元件損壞，均可引起進(jìn)給軸顫動(dòng)。

②CNC系統(tǒng)的位控板有故障。

③機(jī)構(gòu)磨擦力太大。

④數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)有誤，有關(guān)機(jī)床數(shù)據(jù)的正確設(shè)定如下。

（d）進(jìn)給軸失控。

①如有101，111，121，131號(hào)報(bào)警請(qǐng)對(duì)夾緊進(jìn)行檢查。

②如有102，112，122，132號(hào)報(bào)警，則說(shuō)明指令值太高。

③進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元有故障。

④數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定錯(cuò)誤，造成位置控制環(huán)路為正反饋。

⑤CNC裝置輸至驅(qū)動(dòng)單元的指令線極性錯(cuò)誤。

（e）103～133號(hào)報(bào)警。這是輪廓監(jiān)控報(bào)警。速度環(huán)參數(shù)沒(méi)有最佳化或者KV系數(shù)太大。

（f）105～135號(hào)報(bào)警。位置漂移太大引起的。移量超過(guò)500mv，檢查漂移補(bǔ)償參數(shù)N230～N233。

5）主軸故障

如果實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)所選齒輪的最高轉(zhuǎn)速，則產(chǎn)生225號(hào)報(bào)警；如主軸位置環(huán)監(jiān)控發(fā)生故障，則發(fā)生224號(hào)報(bào)警。

6）V·24串行接口報(bào)警

（a）20秒內(nèi)仍未發(fā)送或接收到數(shù)據(jù)時(shí)：

①外部設(shè)備故障；

②電纜有誤；

③03840板有故障。

（b）穿孔紙帶信息不能輸入，其原因有：

①操作面板上鑰匙開關(guān)在關(guān)的位置，從而造成紙帶程序不能輸入；

②如果0384號(hào)板上的數(shù)據(jù)保護(hù)開關(guān)不在釋放位置時(shí)，不能輸入數(shù)據(jù)紙帶；

③如果不能輸入L80～L99和L900～L999號(hào)子程序，則多是由于PLC與NC接口信號(hào)Q64·3為“1”（循環(huán)禁止）引起的。

（c）停止位錯(cuò)誤。

①波特率設(shè)定錯(cuò)誤；

②閱讀機(jī)有故障；

③機(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

二．FANUC公司的Ⅲ系統(tǒng)維修

可參考《數(shù)控機(jī)床使用與維修》一書。

數(shù)控車削的工藝與工裝

數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

１．合理選擇切削用量

２．合理選擇刀具

（１）粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。

（２）精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。

（３）為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。

３．合理選擇夾具

（１）盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；

（２）零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。

４．確定加工路線 

加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。

（１）應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求；

（２）應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時(shí)間。

５．加工路線與加工余量的聯(lián)系 

目前，在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過(guò)多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則需注意程序的靈活安排。

6．夾具安裝要點(diǎn)

目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，如圖１。液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。

CK6432（FANUC-0TD）數(shù)控車床編程

一．指令集（Ｘ向如Ｘ、Ｕ等的編程量均采用直徑量）

G00：快速定位指令。格式為G00  X（U）　Z（W）　，X、Z為絕對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)。兩軸同時(shí)以機(jī)床最快速度開始運(yùn)動(dòng)，但不一定同時(shí)停止，即合成刀具軌跡并不一定是直線。本系統(tǒng)可以混合編程，如G00  X　W　。

G01：直線插補(bǔ)指令。格式為G01  X（U）　Z（W）　F　，X、Z為絕對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，Ｆ值為插補(bǔ)速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設(shè)定為G９８還是G９９。

G02：順圓插補(bǔ)指令。格式為G02  X（U）　Z（W）　R（I　K　）　F　，X、Z為絕對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，Ｒ為半徑（僅用于劣弧編程），Ｉ、Ｋ為圓心的Ｘ、Ｚ坐標(biāo)，Ｆ值為插補(bǔ)速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設(shè)定為G９８還是G９９。注：Ｉ采用半徑量，Ｉ、Ｋ始終為相對(duì)量編程。

G03：逆圓插補(bǔ)指令。格式為G03  X（U）　Z（W）　R（I　K　）　F　，X、Z為絕對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，U、W為相對(duì)編程時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)，Ｒ為半徑（僅用于劣弧編程），Ｉ、Ｋ為圓心的Ｘ、Ｚ坐標(biāo)，Ｆ值為插補(bǔ)速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設(shè)定為G９８還是G９９。注：Ｉ采用半徑量，Ｉ、Ｋ始終為相對(duì)量編程。

G04：暫停指令。格式為G04 P(X U ) ,采用P時(shí)（不能用小數(shù)點(diǎn)），時(shí)間單位為ms，X、U時(shí)，時(shí)間單位為s。最大延時(shí)9999.999s。

G20：英制單位設(shè)定指令。

G21：公制單位設(shè)定指令。注意：某程序若不指定G20、G21，則采用上次關(guān)機(jī)時(shí)的設(shè)定值。

G27：返回參考點(diǎn)檢測(cè)指令。格式為G27  X（U）　Z（W）　T0000，本指令執(zhí)行前必須使刀架回零一次。若指定的兩個(gè)坐標(biāo)值分別是機(jī)床參考點(diǎn)的坐標(biāo)值，且機(jī)床面板上的兩個(gè)回零參考點(diǎn)指示燈都亮，則說(shuō)明機(jī)床零點(diǎn)正確。否則，機(jī)床定位誤差過(guò)大。

G28：返回參考點(diǎn)指令。格式為G28  X（U）　Z（W）　T0000，若機(jī)床啟動(dòng)后回過(guò)零點(diǎn)，則本指令的執(zhí)行使刀架經(jīng)過(guò)指定點(diǎn)回零，否則經(jīng)過(guò)指定點(diǎn)移動(dòng)至系統(tǒng)加電時(shí)的位置。

G32：螺紋切削指令。G32　X（U）　Z（W）　F　，F(xiàn)為螺紋長(zhǎng)軸方向的導(dǎo)程（即進(jìn)給速度采用mm/r）。

G50：工件坐標(biāo)系設(shè)定或主軸轉(zhuǎn)速鉗制指令。格式為G00  X　Z?。ㄗ鴺?biāo)系設(shè)定），或G50 S?。ㄞD(zhuǎn)速鉗制）。前者，ＸＺ值為機(jī)床零點(diǎn)在設(shè)定的工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；后者，Ｓ為最高轉(zhuǎn)速。

G70：精加工復(fù)合循環(huán)。格式為G70　P　Q　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)。

G71：粗加工復(fù)合循環(huán)。格式為：

G71　U　R　，其中U等于Ｘ向吃刀量或切深，R等于退刀量，均為半徑值。

G71　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉(zhuǎn)速，Ｆ為進(jìn)給速度。

G72：端面粗加工循環(huán)。格式為：

G72　W　R　，其中W等于Z向吃刀量，R等于Z向退刀量。

G72　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉(zhuǎn)速，Ｆ為進(jìn)給速度。

G73：固定形狀粗加工復(fù)合循環(huán)。格式為：

G73　U　W　R　，其中U等于Ｘ向吃刀量（或切深）的半徑值，W等于Z向吃刀量，R等于循環(huán)次數(shù)。

G73　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段開始編號(hào)，Q等于精加工程序段結(jié)束編號(hào)，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉(zhuǎn)速，Ｆ為進(jìn)給速度。

G90：錐面切削單一循環(huán)指令。格式為G90　X（U）　Z（W）　R　F　，錐面的定義是素線的斜度≤45度。車削柱面時(shí)，R=0，可以不寫。本指令完成的動(dòng)作（虛線表示快速）如圖１，其中刀尖從右下向左上切削，R<0，刀尖從右上向左下切削，R>0。指令中的坐標(biāo)值為E點(diǎn)坐標(biāo)。 

G92：錐螺紋切削單一循環(huán)指令。格式為G92　X（U）　Z（W）　R　F　。車削柱螺紋時(shí)，R=0，可以不寫。本指令完成的動(dòng)作（虛線表示快速）如圖１，其中刀尖從右下到左上切削，R<0，刀尖從右上到左下切削，R>0。F為長(zhǎng)軸方向的導(dǎo)程。指令中的坐標(biāo)值為E點(diǎn)坐標(biāo)。

G94：端面切削單一循環(huán)指令。格式為G94　X（U）　Z（W）　R　F　，端面的定義是素線的斜度≥45度。車削純端面時(shí)，R=0，可以不寫。本指令完成的動(dòng)作（虛線表示快速）如圖2，其中刀尖從左上向右下切削，R<0，刀尖從右上向左下切削，R>0。指令中的坐標(biāo)值為E點(diǎn)坐標(biāo)。

G96：端面恒線速度指令。格式為G96　S　。

G97：端面恒線速度注銷指令。格式為G97 。

M00：程序暫停。當(dāng)按下面板“啟動(dòng)”鈕時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行程序。

M02：程序結(jié)束。

M03：主軸正轉(zhuǎn)。

M04：主軸反轉(zhuǎn)。

M05：主軸停轉(zhuǎn)。

M08：開啟切削液。

M09：關(guān)閉切削液。

M10：自動(dòng)螺紋倒角。

M11：注銷M10。

M30：程序結(jié)束，并返回開始初。

M98　P?。赫{(diào)用子程序。格式為M98　P*******，前三位為調(diào)用次數(shù)（若沒(méi)有，則表示１次），后四位為所調(diào)子程序號(hào)。

M99：子程序結(jié)束標(biāo)志。