數(shù)控機床維修

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1、數(shù)控機床的維修技術標準 說明：本標準是根據(jù)數(shù)控機床的結(jié)構組成特點以及實際工作經(jīng)驗，進行歸納總結(jié)，如有不全面之處，則需要后續(xù)修訂。 一．故障的分類 根據(jù)機床部件、故障性質(zhì)以及故障原因等對常見故障作如下分類。 1 數(shù)控機床發(fā)生故障的部件分類 : ① 機械故障：數(shù)控機床的主體部分，主要包括機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等裝置常見的主機故障有：因機械安裝、調(diào)試、實際操作使用不當?shù)纫鸬臋C械傳動故障與導軌運動摩擦過大故障。故障表現(xiàn)為傳動噪聲大，加工精度差，運行阻力大。 ②電氣故障：分弱電故障和強電故障 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

2、入輸出裝置等電路 , 這部分又有硬件故障與軟件故障之分。硬件故障主要指上述各裝置的印刷電路板上的集成電路芯片、分離元件、接插件以及外部連接組件 等發(fā)生的故障。 強電部分是指繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電器元件以及所組成的電路。 2 數(shù)控機床發(fā)生的故障的性質(zhì)分類 : ①系統(tǒng)故障：通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設定的限度, 工作中的數(shù)控機床必然會發(fā)生故障。例如: 液壓系統(tǒng)的壓力值隨著液壓回路過濾器的阻塞而降到某一設定參數(shù)時 , 必然會發(fā)生液壓系統(tǒng)故障報警使系統(tǒng)斷電停機 ②隨機性故障：通常是指數(shù)控機床在同樣條件下工作時只偶然發(fā)生一次或兩次的

3、故障。這類故障的發(fā)生往往與安裝質(zhì)量、組件排列、參數(shù)設定元器件的質(zhì)量、操作失誤、維護不當以及工作環(huán)境影響等因素有關，例如：接插件與連接組件因疏忽未加鎖定，印刷電路板上的元件松動變形或焊點虛脫，繼電器觸點，各類開關觸點因污染銹蝕以及直流電動機電刷不良等造成的接觸不可靠等。 3 報警發(fā)生后有無報警顯示分類： ①有報警顯示的故障：這類故障可分為硬件報警顯示與軟件報警顯示兩種。 Ⅰ硬件報警顯示的故障，通常是指各單元裝置的警示等（一般由LED發(fā)光管或小型指示燈組成）的指示。 Ⅱ軟件報警顯示故障，通常是指在CRT上顯示出來的報警號和報警信息，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

4、障的級別進行處理，同時在CRT上以報警號形式顯示該故障信息。 ②無報警顯示的故障：例如：機床通電后，在手動方式或自動方式運行時X軸出現(xiàn)爬行，無任何報警顯示。 4 故障發(fā)生的原因分類 ： ①數(shù)控機床自身故障：這類故障發(fā)生是由于數(shù)控機床自身的原因引起的，與外部使用條件無關。 ②數(shù)控機床外部故障：這類故障是由外部原因造成的。例如：數(shù)控機床的供電電壓過低，波動過大，相序不對或三相電壓不平衡；周圍環(huán)境溫度過高，有害氣體、潮氣、粉塵侵入等。 ③按故障發(fā)生時有無破壞性來分，可分為破壞性故障和非破壞性故障；按故障發(fā)生的部位分，可分為數(shù)控裝置故障，進給伺服系統(tǒng)故障，主軸系統(tǒng)故障，刀架、刀庫、工

5、作臺故障等。 二．故障的診斷原則 在故障檢測過程中，應充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，如系統(tǒng)的開機診斷，運行診斷，PLC的監(jiān)控功能。同時在檢測故障過程中還應掌握以下原則： ⑴先外部后內(nèi)部。數(shù)控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即當數(shù)控機床發(fā)生故障后，維修人員應先用望、聽、聞等方法，由外向內(nèi)逐一進行檢查。 ⑵先機械后電氣。先機械后電氣就是在數(shù)控機床的維修中，首先檢查機械部分是否正常，行程開關是否靈活，氣動液壓部分是否正常等。在故障檢修之前，首先注意排除機械的故障。 ⑶先靜后動。維修人員本身要做到先靜后動，不可盲目動手，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

6、明書，圖紙資料，進行分析后，才可動手查找和處理故障。 ⑷先公用后專用。只有先解決影響一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。 ⑸先簡單后復雜。應首先解決容易的問題，后解決難度較大的問題，常常在解決簡單故障過程中，難度大的問題也可變得容易，或者在排除簡易故障時受到啟發(fā)，對復雜的故障的認識更為清晰，從而也有了解決辦法。 ⑹先一般后特殊。在排除某一故障時，要首先考慮最常見的可能原因，然后在分析很少發(fā)生的特殊原因。 三．故障的診斷步驟 當機床出現(xiàn)故障時，從管理的角度，應使操作者停止機床運行、保留現(xiàn)場、除非系統(tǒng)電氣嚴重的故障（如短路，元件燒毀）都不應切斷機床的電源。由維修人員

7、到現(xiàn)場分析機床當時的運行狀態(tài)，對故障進行確認，在此過程中應注意以下的故障信息： ⑴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？ ⑵如無報警，系統(tǒng)處于何種狀態(tài)？系統(tǒng)的工作方式診斷結(jié)果是什么？ ⑶故障發(fā)生在哪一個程序段？執(zhí)行何種指令？故障發(fā)生前進行了何種操作？ ⑷故障發(fā)生在何種速度下？軸處于什么位置？與指令的誤差量有多大？ ⑸以前是否發(fā)生過類似故障？現(xiàn)場有無異常現(xiàn)象？故障是否重復發(fā)生？ ⑹有無其他偶然因素，如突然停電，外線電壓波動較大，某部位進水等。 在調(diào)查故障現(xiàn)象，掌握第一手材料的基礎上分析故障的起因，故障分析可采用歸納法和演繹法。歸納法是從故

8、障原因出發(fā)尋找其功能聯(lián)系，調(diào)查原因?qū)Y(jié)果的影響，即根據(jù)可能產(chǎn)生該故障的原因分析，看其最后是否與故障現(xiàn)象相符來確定故障點。演繹法是從所發(fā)生的故障現(xiàn)象出發(fā)，對故障原因進行分割式的分析方法。即從故障現(xiàn)象開始，根據(jù)故障機理，列出可能產(chǎn)生該故障的原因；然后對這些原因逐點進行分析，排除不正確的原因，最后確定故障點。 四．故障的診斷方法 ⑴觀察檢查法：它指檢查機床的硬件的外觀，特性連接等直觀及易測的部分，檢查軟件的參數(shù)數(shù)據(jù)等。 ⑵PLC程序法：借助PLC程序分析機床故障，這要求維修人員必須掌握數(shù)控機床的PLC程序的基本指令和功能指令及接口信號的含義。 ⑶接口信號法：要求維修人員掌握數(shù)控系統(tǒng)的接

9、口信號含義及功能，PLC和NC信號交換的知識。 ⑷試探交換法：適用對某單元，模塊進行故障判斷時，要求維修人員確定插拔這些單元和模塊可能造成的后果（如參數(shù)丟失等），事先采取措施，確定更換部件的設定，交換后應將設定設置的與交換前一致。 五．利用PLC進行數(shù)控機床的故障檢測 1．與PLC有關的故障的特點 ⑴與PLC有關的故障首先確認PLC的運行狀態(tài)，判斷是自動運行方式還是停止方式在PLC正常運行情況下，分析與PLC相關的故障時，應先定位不正常的輸出結(jié)果，定位了不正常的結(jié)果即故障查找的開始。 ⑶大多數(shù)有關PLC的故障是外圍接口信號故障，所以在維修時，只要PLC有些部分控制的動作正常，都不

10、應該懷疑PLC程序。如果通過診斷確認運算程序有輸出，而PLC的物理接口沒有輸出，則為硬件接口電路故障。 ⑷硬件故障多于軟件故障，例如當程序執(zhí)行M07(冷卻液開) ，而機床無此動作，大多是由外部信號不滿足，或執(zhí)行元件故障，而不是CNC與PLC接口信號的故障 2．PLC有關故障檢測的思路和方法 ⑴根據(jù)故障號診斷故障 機床廠家編制的動作順序，以及報警文本，對控制過程進行監(jiān)控，當出現(xiàn)異常情況，會發(fā)出相應報警。 例：曲軸線西拐磨床，出現(xiàn)F164報警：LUBoilresover EMPTY。 查閱報警信息為潤滑油箱沒有油。于是檢查潤滑油箱內(nèi)的液面，已看不到油位，同時觀察到油位檢測開關

11、E11.5亮紅燈。 處理方法：給潤滑油箱加油。加油后故障消失。 ⑵根據(jù)動作順序診斷故障 數(shù)控機床的動作都是按照一定的順序來完成的，因此，觀察機械裝置的運動過程，比較正常和故障時的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點，診斷出故障的原因。 例：曲軸線40序車拉有時報警359. 故障現(xiàn)象：報警359：P NO ENABLE. 查說明書報警的意思為P軸無使能。 分析P軸的動作條件：P軸移動是為了托住曲軸的第二和第四主軸徑，以使曲軸在加工時受力均勻。P軸要移動必須是在松開的狀態(tài)下，觀察PLC的輸入狀態(tài)，找到中心架松開到位為的輸入點S3055指示燈不亮，打開中心架護板檢查，發(fā)現(xiàn)此開關稍有松動，致使感應

12、間隙過大而無法獲得松開信號。 ⑶根據(jù)控制對象的工作原理診斷故障 數(shù)控機床的PLC程序是按照控制對象的控制原理來設計的，通過對控制對象的工作原理的分析，結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)來檢查。 ⑷根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷 許多故障都會在PLC的I/O接口這個通道來反映出來。 ⑸通過梯形圖診斷故障 根據(jù)PLC的梯形圖來分析和診斷故障是解決數(shù)控機床外圍故障的基本方法。 例：曲軸線東拐磨床無法運行L88程序，觀察屏幕有報警700023，修整潤滑壓力故障。 觀察梯形圖，潤滑壓力檢測開關I11.6如果常開會觸發(fā)M510.1，如果常閉會觸發(fā)M510.2，M510.1和M510.2無論

13、誰被觸發(fā)，都會阻止NC1的運行，因此也就不能運行L88。將潤滑問題解決后，壓力開關按照固定的頻率閃亮，就不會出現(xiàn)此報警，L88就可以正常運行了。 ⑹動態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障 要做好用PLC對數(shù)控機床故障檢測要注意以下幾點 ： ①了解機床各組成部分檢測開關的安裝位置，如加工中心的刀庫、機械手和回轉(zhuǎn)工作臺，數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)刀架和尾架，機床的氣、液壓系統(tǒng)中的限位開關、接近開關和壓力開關等，弄清檢測開關作為PLC輸入信號的標志。 ②了解執(zhí)行機構的動作順序，如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等，弄清對應的PLC輸出信號標志。 ③了解各種條件標志，如起動、停止、限位、夾緊和放松等標志信號。 ④

14、借助必要的診斷功能，必要時用編程器跟蹤梯形圖的動態(tài)變化，搞清故障原因，根據(jù)機床的工作原理做出診斷。 六．數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障及維修 1．系統(tǒng)的軟件故障及維修 ⑴數(shù)控機床停機故障多數(shù)是由軟件錯誤、參數(shù)丟失或操作不當引發(fā)的。 ⑵檢查軟件可以避免拆卸機床而引發(fā)的許多麻煩。軟件故障只要把相應的軟件內(nèi)容恢復正常之后，就可排除。所以說軟件故障也稱為可恢復性故障。 Ⅰ軟件配置 以西門子系統(tǒng)為例說明系統(tǒng)軟件的配置。總的來說系統(tǒng)軟件包括三部分： ①數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家研制的啟動芯片、基本系統(tǒng)程序、加工循環(huán)、測量循環(huán)等。 ②由機床廠家編制的針對具體機床所用的NC機床數(shù)據(jù)、PLC機床程序、P

15、LC機床數(shù)據(jù)、PLC報警文本。 ③由機床用戶編制的加工主程序、加工子程序、刀具補償參數(shù)、零點偏置參數(shù)、R參數(shù)等組成。 Ⅱ軟件故障發(fā)生的原因 ①誤操作：在調(diào)試用戶程序或修改機床參數(shù)時，操作者刪除或更改了軟件內(nèi)容或參數(shù)，從而造成軟件故障。 ②供電電池電壓不足：為RAM供電的電池電壓經(jīng)過長時間的使用后，電池電壓降低到監(jiān)測電壓以下，或在停電情況下拔下為RAM供電的電池、電池電路斷路或短路、電池電路接觸不良等都會造成RAM得不到維持電壓，從而使系統(tǒng)丟失軟件和參數(shù) 。這里要特別注意以下幾點： ①應對長期閑置不用的數(shù)控機床定期開機，以防電池長期得不到充電，造成機床 軟件丟失，實際上機床開機

16、也是對電池充電的過程。 ②當為RAM供電電池出現(xiàn)電量不足報警時，應及時更換新電池。 ③干擾信號引起軟件故障，有時電源的波動及干擾脈沖會竄入數(shù)控系統(tǒng)總線，引起時序錯誤或造成數(shù)控裝置停止運行等。 ④軟件死循環(huán)，運行復雜程序或進行大量計算時，有時會造成系統(tǒng)死循環(huán)，引起系統(tǒng)中斷，造成軟件故障。 ⑤操作不規(guī)范，這里指操作者違反了機床操作的規(guī)程，從而造成機床報警或停機現(xiàn)象。 ⑥用戶程序出錯，由于用戶程序中出現(xiàn)語法錯誤、非法數(shù)據(jù)，運行或輸入中出現(xiàn)故障報警等現(xiàn)象。 Ⅲ軟件故障的排除 ①對于軟件丟失或參數(shù)變化造成的運行異常、程序中斷、停機故障，可采取對數(shù)據(jù)程序更改或清除重新再輸入來恢

17、復系統(tǒng)的正常工作。 ②對于程序運行或數(shù)據(jù)處理中發(fā)生中斷而造成的停機故障，可采用硬件復位或關掉數(shù)控機床總電源開關，然后再重新開機的方法排除故障。 ③NC復位、PLC復位能使后繼操作重新開始，而不會破壞有關軟件和正常處理的結(jié)果，以消除報警。亦可采用清除法，但對NC、PLC采用清除法時，可能會使數(shù)據(jù)全部丟失，應注意保護不想清除的數(shù)據(jù)。 ④開關系統(tǒng)電源是清除軟件故障的常用方法，但在出現(xiàn)故障報警或開關機之前一定要將報警的內(nèi)容記錄下來，以便排除故障。 2．系統(tǒng)的硬件及維修 ⑴常規(guī)檢查 外觀檢查 系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先進行外觀檢查。 ①連接端及接插件檢查 ②惡劣環(huán)境下工作的元器

18、件檢查 ③易損部位的元器件檢查 ④定期保養(yǎng)的部件及元器件的檢查 ⑤電源電壓檢查 ⑵故障現(xiàn)象分析法 故障分析是尋找故障的特征。組織機械、電子技術人員及操作者會診，捕捉出現(xiàn)故障時機器的異?，F(xiàn)象，分析產(chǎn)品檢驗結(jié)果及儀器記錄的內(nèi)容，必要（會出現(xiàn)故障發(fā)生時刻的現(xiàn)象）和可能（設備還可以運行到這種故障再現(xiàn)而無危險）時可以讓故障再現(xiàn)，經(jīng)過分析可能找到故障規(guī)律和線索。 ⑶面板顯示與指示燈顯示分析法 面板顯示器可把大部分被監(jiān)控的故障識別結(jié)果以報警的方式給出。對于各個具體的故障，系統(tǒng)有固定的報警號和文字顯示給予提示。 ⑷系統(tǒng)分析法 判斷系統(tǒng)存在故障的部位時，可對控制系統(tǒng)方框圖中的

19、各方框單獨考慮。根據(jù)每一方框的功能，將方框劃分為一個個獨立的單元。在對具體單元內(nèi)部結(jié)構了解不透徹的情況下，可不管單元內(nèi)容如何，只考慮其輸入和輸出。 ⑸信號追蹤法 信號追蹤法是指按照控制系統(tǒng)方框圖從前往后或從后向前地檢查有關信號的有無、 性質(zhì)、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。 ⑹靜態(tài)測量法 靜態(tài)測量法主要使用萬用表測量元器件的在線電阻及晶體管上的PN結(jié)電壓；用晶體管測試儀檢查集成電路塊等元件的好壞。 ⑺動態(tài)測量法 動態(tài)測量法是通過直觀檢查和靜態(tài)測量后，根據(jù)電路原理圖印制電路板上加上必要的交直流電壓、同步電壓和輸入信號，然后用萬用表、示波器等對電路板的輸出電壓、電流及波形等全面診斷并排除故障。動態(tài)測量有：電壓測量法、電流測量法及信號注入及波形觀察法。