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數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量及現(xiàn)代化機(jī)械制造等多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品 , 是現(xiàn)代化制造技術(shù)不可缺少的生產(chǎn)工具. 數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與排除是數(shù)控機(jī)床使用中重要的組成部分 , 也是目前保證數(shù)控機(jī)床發(fā)揮作用的因素之一[1 ]. 本文結(jié)合教學(xué)及工作實(shí)際 , 探討數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與排除的一般方法.

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1 　直觀法

直觀法是在數(shù)控機(jī)床維修中最常用, 也是應(yīng)最先使用的方法. 即利用人的手、眼、耳、鼻等感覺(jué)器官 , 通過(guò)對(duì)機(jī)床的各種光、聲、味等異常現(xiàn)象的分析和判斷 , 來(lái)尋找故障原因.

故障現(xiàn)象: 一臺(tái)立式數(shù)控加工中心 , 在工件切削過(guò)程中 , 監(jiān)視器突然出現(xiàn)無(wú)顯示故障 , 而機(jī)床還可以繼續(xù)工作 , 停機(jī)再開又一切正常 , 而在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中也常出現(xiàn)這一問(wèn)題.

故障診斷與維修: 采用直觀法進(jìn)行檢查 , 發(fā)現(xiàn)每當(dāng)車間上方的門式起重機(jī)經(jīng)過(guò)時(shí) , 往往會(huì)出現(xiàn)此故障 , 由此初步判斷是元器件接觸不良. 檢查顯示板 , 用手觸動(dòng)板上元件 , 當(dāng)觸動(dòng)某一集成塊管腳時(shí) , 顯示屏上顯示會(huì)消失 , 檢查發(fā)現(xiàn) , 管腳沒(méi)有完全插入到插座中 , 另外 , 發(fā)現(xiàn)此集成塊旁邊有一個(gè)引腳沒(méi)有焊錫.

故障排除: 將管腳插緊 , 焊好焊錫 , 兩種異常狀況被排除后 , 故障消除 , 系統(tǒng)恢復(fù)正常.

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2 　自診斷功能法

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都是全功能數(shù)控系統(tǒng), 都具有很強(qiáng)的自診斷功能 , 即通過(guò)隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作狀態(tài) , 及時(shí)判斷故障 , 同時(shí)立刻在 CRT上顯示報(bào)警信息. 有時(shí)當(dāng)硬件發(fā)生故障而不能發(fā)出報(bào)警信息時(shí) ,也可以通過(guò)發(fā)光二極管的閃爍來(lái)指示故障的大致起因. 自診斷一般分為啟動(dòng)自診斷、在線自診斷和離線自診斷[2 ]

故障現(xiàn)象: 某臺(tái) KT610B - 01型數(shù)控火焰切割機(jī)床 , 采用 FANUC6M系統(tǒng) , 系統(tǒng)通電啟動(dòng)后 , 進(jìn)入自診斷時(shí) , 監(jiān)視屏上出現(xiàn)“SYSTEM ERRER 901”, 主板上4 位發(fā)光二極管的狀態(tài)為:“3 3 30”(正常狀態(tài)應(yīng)為 3 3 3 3) , 數(shù)控系統(tǒng)不能進(jìn)入正常的工作狀態(tài).

故障診斷與維修: 根據(jù)維修手冊(cè)可知: 900～908報(bào)警信號(hào)為磁泡驅(qū)動(dòng)器故障 , 其中901報(bào)警信號(hào)表示開啟電源后 , 系統(tǒng)沒(méi)有立即檢測(cè)磁泡初始點(diǎn).

故障排除: 這時(shí)不要急于調(diào)整BMU磁泡存儲(chǔ)器電路板 , 先對(duì)磁泡存儲(chǔ)器重新進(jìn)行初始化. 按維修手冊(cè)中規(guī)定的磁泡存儲(chǔ)器初始化步驟 , 進(jìn)行重新初始化操作 , 初始化操作以后 , 系統(tǒng)重新開機(jī)診斷時(shí) , 不再出現(xiàn)901報(bào)警信號(hào). 磁泡存儲(chǔ)器初始化之后所有內(nèi)容已丟失 , 因此需要將原設(shè)定參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、宏指令程序及零件程序等進(jìn)行重新的測(cè)定和輸入 , 輸入后系統(tǒng)恢復(fù)正常.

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3 　功能程序測(cè)試法

功能程序測(cè)試法是將數(shù)控系統(tǒng)的 G、M、S、T、F等所有功能指令 , 使用手工或自動(dòng)方式編成一個(gè)整體的檢測(cè)程序 , 輸入數(shù)控系統(tǒng). 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題需要進(jìn)行故障診斷的時(shí)候 , 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)檢測(cè)程序 ,

借以檢驗(yàn)機(jī)床執(zhí)行這一程序時(shí)各項(xiàng)功能動(dòng)作的準(zhǔn)確性和可靠性 , 進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因.

功能程序測(cè)試法常用于以下場(chǎng)合:

(1) 在機(jī)床加工中出現(xiàn)廢品 , 無(wú)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 , 難以辨別是外來(lái)干擾還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好引起的.

(3) 閑置時(shí)間較長(zhǎng)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)行定期檢修時(shí).

故障現(xiàn)象: 某臺(tái)配備 FANUC6數(shù)控系統(tǒng)的車床 , 在進(jìn)行自動(dòng)加工某種工件的時(shí)候 , 當(dāng)加工到曲線部位時(shí) , 出現(xiàn)爬行現(xiàn)象 , 表面光澤度較差.

故障診斷與維修: 運(yùn)行功能程序進(jìn)行測(cè)試 , 發(fā)現(xiàn)直線、圓弧加工均沒(méi)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象 , 機(jī)床順利完成各種規(guī)定動(dòng)作 , 說(shuō)明機(jī)床控制系統(tǒng)工作正常 , 由此確定問(wèn)題可能出現(xiàn)在編程. 對(duì)曲線加工程序進(jìn)行檢查 , 發(fā)現(xiàn)在編程中使用了 G61指令 , 即每加工一段時(shí)間就進(jìn)行一次停止檢查 , 從而使機(jī)床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象.

故障排除: 將 G61指令用 G64 (連續(xù)切削方式) 指令代替之后 , 爬行現(xiàn)象消失 , 機(jī)床加工恢復(fù)正常工作.

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4 　參數(shù)檢查法

數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和調(diào)整而取得的重要數(shù)據(jù), 通常存放在磁泡存儲(chǔ)器或電池供電的 RAM中.系統(tǒng)參數(shù)的變化會(huì)直接影響到機(jī)床的性能 , 甚至使機(jī)床不能正常工作. 當(dāng)電池電壓不足、數(shù)控裝置受到外界干擾或數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不通電 , 都會(huì)造成數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)丟失或出錯(cuò). 當(dāng)出現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí) , 應(yīng)及時(shí)核對(duì)系統(tǒng)參數(shù)并修正參數(shù) , 就能排除故障[3 ]

故障現(xiàn)象: 某臺(tái)配備了 FANUC7M系統(tǒng)的數(shù)控立式銑床出現(xiàn) X 軸伺服電機(jī)溫升過(guò)高現(xiàn)象 , 而無(wú)任何報(bào)警.故障診斷與維修: 檢查機(jī)械、電動(dòng)機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)單元等其他部件皆無(wú)故障 , 檢查有關(guān)參數(shù) , 發(fā)現(xiàn) 22號(hào)參數(shù) (速度指令值) 數(shù)值顯示的閃爍頻率比其他軸的數(shù)值閃爍頻率快 , 另外查到6號(hào)參數(shù) (反向間隙補(bǔ)償量) 的補(bǔ)償值高達(dá)0125 mm.故障排除: 適當(dāng)減小 X 軸的反向間隙補(bǔ)償之后 , 電動(dòng)機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象消失 , 機(jī)床恢復(fù)正常.

5 　交換法

交換法是在數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí), 利用同型號(hào)、同規(guī)格的備用電路板、模塊、集成電路芯片等元器件代替可疑點(diǎn)的元器件 , 觀察故障點(diǎn)的轉(zhuǎn)移情況 , 確定故障點(diǎn)的位置 , 是一種快速而簡(jiǎn)便的找出故障點(diǎn)的方法. 當(dāng)無(wú)備用板時(shí) , 也可以用同型號(hào)系統(tǒng)上的元器件來(lái)代替[4 ]

故障現(xiàn)象: 某臺(tái)配備了 TOSNUC - 60OM系統(tǒng)的數(shù)控銑床 , 開機(jī)后監(jiān)視器上出現(xiàn)NC8 - 012 (伺服 CPU1板故障) 、NC8 - 013 (伺服 CPU2 故障) 、NC8 - 016 (反饋檢測(cè)裝置故障) 等報(bào)警信號(hào) , 機(jī)床不能正常工作.

故障診斷與維修: 按報(bào)警提示 , 調(diào)換伺服 CPU模塊 ZSU2和 ZSU22板后 , 故障仍存在 , 可見(jiàn)故障原因不在伺服 CPU板上 , 在主板的6塊電路板中 , 主 CPU板對(duì)伺服 CPU來(lái)說(shuō)最重要. ZPUI主板 CPU與原板同類型 , 用 ZPUI主板 CPU調(diào)換原板 , 故障消除.

故障排除: 用 ZPUI主板 CPU調(diào)換原板 , 將有關(guān)數(shù)據(jù)及變量輸入新的主 CPU板后 , 故障消除 , 機(jī)床恢復(fù)正常.

除上所述的幾種故障檢查方法外 , 還有隔離法、升溫法、敲擊法、對(duì)比法、原理分析法、電壓偏拉法、軟件測(cè)試法等多種方法. 這些方法各有特點(diǎn) , 可根據(jù)不同的故障情況靈活運(yùn)用或幾種方法結(jié)合使用 ,逐步縮小故障的可疑范圍 , 最后找出故障 , 將故障排除.

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