四、數(shù)控機(jī)床故障診斷方法

由于數(shù)控機(jī)床屬于機(jī)電一體化設(shè)備，因此，對(duì)它的維護(hù)和故障診斷，既有常規(guī)的方法，又有專門的技術(shù)和檢測手段。

【例0-1】某數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸在正、反向進(jìn)給時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)。故障產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)。

① 導(dǎo)軌副和滾珠絲杠螺母副的配合間隙過大。

② 伺服電動(dòng)機(jī)和絲杠的聯(lián)軸器松動(dòng)。

③ 電氣參數(shù)（如加減速度時(shí)間）設(shè)定過小，使伺服系統(tǒng)在換向時(shí)超調(diào)，從而引起機(jī)床震動(dòng)。

【例0-2】某數(shù)控銑床X-Y兩軸聯(lián)動(dòng)加工平面輪廓時(shí)，零件表面出現(xiàn)條紋。故障產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)。

① X軸進(jìn)給速度控制信號(hào)波動(dòng)較大。

② Y軸進(jìn)給速度控制信號(hào)波動(dòng)較大。

③ X或Y軸在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)有爬行現(xiàn)象。

④ X或Y軸導(dǎo)軌副預(yù)緊過大及導(dǎo)軌防護(hù)板摩擦力較大。

⑤ 檢測裝置有故障，使速度或位置信號(hào)反饋不穩(wěn)定。

⑥ 伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不正常。

⑦ 伺服電動(dòng)機(jī)和絲杠的聯(lián)軸器有松動(dòng)，傳動(dòng)忽緊忽松。

⑧ 系統(tǒng)參數(shù)（如位置增益）設(shè)置不當(dāng)?shù)取?/p>

由此可見，數(shù)控機(jī)床故障具有綜合性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，引起數(shù)控機(jī)床故障的因素是多方面的，有時(shí)故障現(xiàn)象是電氣方面的，但引起的原因是機(jī)械方面的，或者兩者皆有。因此，要根據(jù)故障的現(xiàn)象和原因，采用合適的診斷方法和診斷設(shè)備，做出正確的判斷。

數(shù)控機(jī)床故障診斷分為故障檢測、故障判斷與隔離、故障定位3個(gè)階段。第一階段故障檢測就是對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行測試，判斷是否存在故障；第二階段故障判斷與隔離是正確把握所發(fā)生故障的類型，分離出故障的可能部位；第三階段故障定位是將故障定位到可以更換的模塊或印制電路板，從而及時(shí)修復(fù)數(shù)控機(jī)床故障。數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法如下。

1. 直觀法

直觀法是最基本、最簡單的方法。維修人員根據(jù)故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象，認(rèn)真檢查系統(tǒng)的每一處，觀察是否有燒毀和損傷痕跡，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊，甚至一塊印制電路板，但這要求維修人員具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及綜合判斷能力。

2. 自診斷功能法

數(shù)控裝置自診斷系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制：一般系統(tǒng)開機(jī)后，自動(dòng)診斷整個(gè)硬件系統(tǒng)，為系統(tǒng)的正常工作做好準(zhǔn)備，另外就是在運(yùn)行或輸入加工程序過程中，一旦發(fā)生錯(cuò)誤，數(shù)控系統(tǒng)就自動(dòng)進(jìn)入自診斷狀態(tài)，通過故障檢測，定位并發(fā)出故障報(bào)警信息。

（1）啟動(dòng)診斷。啟動(dòng)診斷是指CNC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。利用啟動(dòng)診斷，可以測出系統(tǒng)的大部分硬件故障。

（2）在線診斷。在線診斷是指CNC系統(tǒng)的內(nèi)部診斷程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，實(shí)時(shí)自動(dòng)測試數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、外部的I/O及其他外部裝置，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障。系統(tǒng)不僅能在屏幕上顯示報(bào)警符號(hào)及報(bào)警內(nèi)容，而且能實(shí)時(shí)顯示CNC內(nèi)部關(guān)鍵標(biāo)志寄存器及PLC內(nèi)操作單元的狀態(tài)，為故障診斷提供了極大方便。在線診斷對(duì)CNC系統(tǒng)的操作者和維修人員分析系統(tǒng)故障的原因、確定故障部位都有很大的幫助。

（3）離線診斷。當(dāng)CNC系統(tǒng)出現(xiàn)故障或要判斷系統(tǒng)是否真有故障時(shí)，往往要停止加工和停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是離線診斷（或稱脫機(jī)診斷）。離線診斷的主要目的是修復(fù)系統(tǒng)和故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍內(nèi)。

3. 參數(shù)（機(jī)床數(shù)據(jù)）檢查法

在數(shù)控系統(tǒng)中有許多參數(shù)（機(jī)床數(shù)據(jù)）地址，其中存入的參數(shù)值是機(jī)床出廠時(shí)通過調(diào)整確定的，它們直接影響數(shù)控機(jī)床的性能。通常這些參數(shù)不允許修改。如果參數(shù)設(shè)置不正確或因干擾使得參數(shù)丟失，機(jī)床就不能正常運(yùn)行。因此，參數(shù)檢查是一項(xiàng)重要的診斷。

4. PLC檢查法

（1）利用PLC的狀態(tài)信息診斷故障。PLC檢測故障的機(jī)理是通過機(jī)床廠家編制的PLC梯形圖的各種邏輯狀態(tài)，對(duì)PLC產(chǎn)生報(bào)警的故障或沒有報(bào)警的故障進(jìn)行分析和診斷，從而提高診斷故障的速度和準(zhǔn)確性。

（2）利用PLC梯形圖跟蹤法診斷故障。數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的絕大部分故障都是通過PLC程序檢查出來的。有些故障可在屏幕上直接顯示出報(bào)警原因和報(bào)警信息，還有些故障不產(chǎn)生報(bào)警信息，只是有些動(dòng)作不執(zhí)行。遇到后一種情況，跟蹤PLC梯形圖的運(yùn)行是確診故障很有效的方法，特別是復(fù)雜的故障必須使用編程器來跟蹤梯形圖進(jìn)行診斷。

5. 功能程序測試法

功能程序測試法是將數(shù)控系統(tǒng)的功能（如直接定位、圓弧插補(bǔ)、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等）用編制的程序進(jìn)行測試。用它來檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，從而快速判斷系統(tǒng)哪個(gè)功能不良，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的原因。本方法對(duì)于長期閑置的數(shù)控機(jī)床或機(jī)床第一次開機(jī)自檢，以及機(jī)床加工超差（無報(bào)警），難以確定是編程或操作的錯(cuò)誤，還是機(jī)床故障所致，是一種較好的方法。

6. 交換法

交換法是一種簡單易行的方法，也是現(xiàn)場判斷時(shí)最常用的方法。所謂交換法，就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員利用備用的印制電路板、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制電路板或芯片一級(jí)。這實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析的正確性。

7. 單步執(zhí)行程序確定故障點(diǎn)

數(shù)控系統(tǒng)一般都具有程序單步執(zhí)行功能，這個(gè)功能常用于調(diào)試加工程序。當(dāng)執(zhí)行加工程序出現(xiàn)故障時(shí)，采用單步執(zhí)行程序可快速確認(rèn)故障點(diǎn)，從而排除故障。

8. 測量比較法

測量比較法是診斷機(jī)床故障的基本方法，利用萬用表、相序表、示波器、震動(dòng)檢測儀等儀器，測量故障疑點(diǎn)的電流、電壓和波形，將測量值與正常值進(jìn)行比較，分析故障所在的位置。

9. 敲擊法

如果數(shù)控系統(tǒng)的故障若有若無，則可用敲擊法檢查出故障的部位所在。因?yàn)镃NC系統(tǒng)是由多塊電路板組成的，板上有許多焊點(diǎn)，板與板之間或模塊與模塊之間又通過插件或電纜相連。所以，任何一處的虛焊或接觸不良，都會(huì)成為產(chǎn)生故障的主要原因。檢查時(shí)，用絕緣物輕輕敲打可疑部位，如果確實(shí)是因虛焊或接觸不良引起的故障，該故障就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。

10. 原理分析法

根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析出各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形等），然后用萬用表、邏輯筆、示波器等對(duì)其進(jìn)行測量、分析和比較，從而定位故障。

此外，還有局部升溫法以及多種新出現(xiàn)和應(yīng)用的方法?？傊?，只有按照不同的故障現(xiàn)象，同時(shí)選用幾種方法靈活應(yīng)用、綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。