数控设备故障分类和机床维护

2）在对故障进行深入分析的基础上，预测故 障原因并拟定检查的内容、步骤和方法，制 定故障排除方案。
2.5.2 故障的排除应遵循的原则
在检测故障过程中，应充分利用数控系 统的自诊断功能，如系统的开机诊断、运行 诊断、PLC的监控功能。根据需要随时检测有 关部分的工作状态和接口信息。同时还应灵 活应用数控系统故障检查的一些行之有效的 方法，如交换法、隔离法等。
润滑、冷却、排屑、液压, 气动与防护等 装置。
常见的主机故障有：因机械安装、调试 及操作使用不当等原因引起的。
a.机械传动故障
b.导轨运动摩擦过大故障。
故障表现为传动噪声大，加工精度差， 运行阻力大. 例如：轴向传动链的挠性联轴器 松动，齿轮、丝杠与轴承缺油，导轨塞铁调整 不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等 原因均可造成以上故障。
1. 数控机床维修的基本要求
1.1 对维修人员的素质要求
数控设备是技术密集型和知识密集型机 电一体化产品，其技术先进、结构复杂、 价格昂贵,在生产上往往起着关键作用，因 此对维修人员有较高的要求。
(1) 专业知识面广
a. 掌握或了解计算机原理、电子技术、电 工原理、自动控制与电机拖动、检测技 术、机械传动及机加工工艺方面的基础 知识。
a.机床通电后，在手动方式或自动方式运行X轴时 出现爬行现象，无任何报警示。
b.又如机床在自动方式运行时突然停止，而CRT显 示器上无任何报警显示。
C.还有在运行机床某轴时发生异常声响，一般也 无故障报警显示等等。
对于无报警显示故障，通常要具体情况具体 分析，要根据故障发生的前后变化状态进行分 析判断。
3）听 利用人体的听觉功能可查询到数 控机床因故障而产生的各种异常声响的声源， 如电气部分常见的异常声响有：
电源变压器、阻抗变换器与电抗器等因为铁 心松动、锈蚀等原因引起的铁片振动的吱吱声;
继电器、接触器等的磁回路间隙过大，短 路环断裂、动静铁心或镶铁轴线偏差，线圈欠 压运行等原因引起的电磁嗡嗡声或者触点接触 不良的嗡嗡声以及元器件因为过流或过压运行 失常引起的击穿爆裂声。而伺服电机、气控器 件或液控器件等发生的异常声响基本上和机械 故障方面的异常声响相同，主要表现在机械的 摩擦声、振动声与撞击声等等。
当数控机床发生故障时，维护维修人员进 行故障的确认是很有必要的，特别是操作使 用人员不熟悉机床的情况下，尤其重要。不 该也不能让非专业人士随意开动机床，特别 是出现故障后的机床，以免故障的进一步扩 大。
2.根据所掌握故障信息，明确故障的 复杂程度并列出故障部位的全部疑点。
在充分调查现场掌握第一手材料的基础上， 把故障问题正确地列出来。俗话说，能够把 问题说清楚，就已经解决了问题的一半。
3.分析故障原因，制定排除故障的方 案。
分析故障时，维修人员不应局限于CNC部分， 而是要 对机床强电、机械、液压、气动等方 面都作详细的检查，并进行综合判断，制定 出故障排除的方案，达到快速确诊和高效率 排除故障的目的。
分析故障原因时应注意：
1）思路一定要开阔，无论是数控系统、强 电部分、还是机、液、气等，只要将有可能 引起故障的原因以及每一种可能解决的方法 全部列出来，进行综合、判断和筛选；
b. 软件报警显示故障软件报警显示通常是指 CRT显示器上显示出来的报警号和报警信息。 这类报警显示常见的有：存储器警示、过热警 示、伺服系统警示、轴超程警示、等等，
上述软件报警有来自NC的报警和来自PLC的报警。
(2) 无报警显示的故障
这类故障发生时无任何硬件或软件的报警 显示，因此分析诊断难度较大,例如：
4）触
当CNC系统出现时有时无的
故障时，宜采用此方法。CNC系统是由多块线
路板组成的，板上有许多焊点，板与板之间或
模块与模块之间又通过插件或电缆相连。所以，
任何一处的虚焊或接触不良，就会成为产生故
障的主要原因。检查时，用绝缘物轻轻敲打可
疑部位（即虚焊、接触不良、碰线、多余物短
路、多余物卡触点等）。如果确实是因虚焊或
（二） 运行自诊断
运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内 部诊断程序，对系统本身、 PLC、位置伺服单元 以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测 试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。只 要数控系统不断电，这种自诊断会反复进行，不 会停止。
CNC系统的自诊断能力不仅能在CRT上显 示故障报警信息，而且还能以多页的“诊断地 址”和“诊断数据”的形式为用户提供各种机 床状态信息。这些状态信息有：
下面将结合维修实例，详细介绍常用故障 检查方法。
（一） 直观法（常规检查法）
就是利用人的手、眼、耳、鼻等感觉器官来 寻找故障原因。这种方法在维修中是常用的，也 是首先使用的。
“先外后内”的维修原则要求维修人员在遇 到故障时应先采用看、闻、嗅、摸等方法，由外 向内逐一进行检查。有些故障采用这种直观法可 迅速找到故障原因，而采用其它方法要化费不少 时间，甚至一时解决不了。
接触不良而引起的故障，则该故障会重复出现。
（二） 系统自诊断法
充分利用数控系统的自诊断功能，根据 CRT上显示的报警信息及各模块上的发光二极 管等器件的指示，可判断出故障的大致原因。 进一步利用系统的自诊断功能，还能显示系统 与各部分之间的接口信号状态，找出故障的大 致部位，它是故障诊断过程中最常用、有效的 方法之一。
尤其应引起重视的是，机床各部位标 明的注油点（注油孔）须定时、定量加注润滑 油（剂），这是机床各传动链正常运行的保证。
c.液压、润滑与气动系统的故障现象主要是管路 阻塞和密封不良。
②电气故障。
电气故障分弱电故障与强电故障。
a. 弱电部分主要指CNC装置、 PLC控制器、 CRT 显示器以及伺服单元、输入、输出装置等等电 子电路，这部分又有硬件故障与软件故障之分。
2.6 维修的基本步骤:
由于数控机床发生故障的原因一般较复杂，而 且，数控机床本身以及其加工产品的成本较高， 所以，当发生故障，如何有条不紊的排除故障， 确保能迅速、有效的解决故障，提高机床无故障 工作时间，最大限度地提高机床利用率，从而获 得高的经济效益。一般按如下步骤来进行故障的 处理：故障记录→维修前的检查并记录→故障的 排除→相关资料的整理。
2.6.2 常用的故障检查方法
由于数控系统所产生的故障千变万化，其 原因往往比较复杂。而且，目前国内所使用的 数控系统，极大多数故障自诊断能力还比较弱， 智能化程度较低，不能对系统的所有部件进行 测试，也不能将故障原因定位到具体的元器件 上，往往是一个报警号指示出众多的故障起因。 而使人难以下手。因此，要迅速诊断故障原因， 及时排除故障，很有必要总结出一些行之有效 的故障检查方法。
2.6.1 CNC故障自诊断
故障自诊断技术是当今数控系统一项十分 重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项 重要指标。
大型的CNC、PLC装置都配有故障诊断系统， 可以由各种开关、传感器等把油位、温度、油 压、电流、速度等状态信息，设置成数百个报 警提示，诊断故障的部位和地点。
随着微处理器技术的快速发展，数控系统 的自诊断能力越来越强，从原来简单的诊断朝 着多功能和智能化方向发展。其报警种类，由 10种到20种，现在已有达到几千种的。
2.数控系统出现随机性故障，一时难以区别 是外来干扰，还是系统稳定性不好。如不能可 靠地执行各加工指令，可连续循环执行功能测 试程序来诊断系统的稳定性；
3.闲置时间较长的数控机床在投入使用时或 对数控机床进行定期检修时。
（四） 参数检查法
数控系统的参数是经过一系列试验、调整而 获得的重要数据。参数通常是存放在由电池保持 的RAM中，一旦电池电压不足或系统长期不通电或 外部干扰会使参数丢失或混乱，从而使系统不能 正常工作。当机床长期闲置或无缘无故出现不正 常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征， 检查和校对有关参数。
硬件故障主要是指上述各装置的印刷电路板上 的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部 连接组件等等发生的故障。
常见的软件故障有：加工程序出错，系统程序 和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。
b. 强电部分,这部分的故障十分常见，必须引起 足够的重视。
2.2 按数控机床发生的故障性质 分类
①系统性故障。 系统性故障，通常是指只要满足一定
的条件或超过某一设定的限度，工作中的 数控机床必然会发生的故障。
这一类故障现象极为常见。例如：
a.液压系统的压力值随着液压回路过滤器 的阻塞而降到某一设定参数时，必然会 发生液压报警使系统断电停机；
b.润滑、冷却或液压等系统由于管路泄漏 引起油标下降到使用限值必然会发生类
(1) 数控机床自身故障 这类故障的发生是由于数控机床自身
的原因引起的，与外部使用环境条件无关。
(2) 数控机床外部故障 这类故障是由于外部原因造成的。例如：
a.数控机床的供电电压过低，波动过大， 相序不对或三相电压不平衡；
b.周围的环境温度过高; c.有害气体、潮气、粉尘侵入； d.外来振动和干扰，
（三） 功能程序测试法
功能程序测试法是将所修数控系统的G、M、S、 T、F功能的全部使用指令编成一个试验程序，并 穿成纸带或存储在硬盘、电子盘、软盘上。在故 障诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能不 良或丧失。功能程序测试法常应用于以下场合：
1.机床加工造成废品而一时无法确定是编程， 操作不当、还是数控系统故障时；
当数控系统一旦发生故障，借助系统的自 诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并 确定故障部位。因此，对维修人员来说，熟悉 和运用系统的自诊断功能是十分重要的。
常用的自诊断方法归纳起来一般可分三种。
（一） 开机自诊断
在对数控系统进行维修时，维修人员应了解 该系统的自诊断能力，所能检查的内容及范围， 做到心中有数。在遇到级别较高的故障报警时， 可以关机，重新开机，让系统再进行开机自诊断， 检查数控系统这些关键部分是否正常。