数控机床是涉及多个应用学科的十分复杂的系统，加之数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法。这里仅对一些常用的一般性方法作以介绍，这些方法互相联系，在实际的故障诊断中，对这些方法要综合运用。 一、 根据报警号进行故障诊断 计算机数控系统大都具有很强的自诊断功能。当机床发生故障时，可对整个机床包括数控系统自身进行全面的检查和诊断，并将诊断到的故障或错误以报警号或错误代码的形式显示在CRT上。 报警号(错误代码)一般包括下列几方面的故障(或错误)信息： (1) 程序编制错误或操作错误； (2) 存储器工作不正常； (3) 伺服系统故障； (4) 可编程控制器故障； (5) 连接故障； (6) 温度、压力、液位等不正常； (7) 行程开关(或接近开关)状态不正确。 利用报警号进行故障诊断是数控机床故障诊断的主要方法之一。如果机床发生了故障，且有报警号显示于CRT上，首先就要根据报警号的内容进行相应的分析与诊断。当然，报警号多数情况下并不能直接指出故障源之所在，而是指出了一种现象，维修人员就可以根据所指出的现象进行分析，缩小检查的范围，有目的地进行某个方面的检查。 二、 根据控制系统LED灯或数码管的指示进行故障诊断 控制系统的LED(发光二极管)或数码管指示是另一种自诊断指示方法。如果和故障报警号同时报警，综合二者的报警内容，可更加明确地指示出故障的位置。在CRT上的报警号未出现或CRT不亮时，LED或数码管指示就是唯一的报警内容了。 例如，FANUC10，11系统的主电路板上有一个七段LED数码管，在电源接通后，系统首先进行自检，这时数码管的显示不断改变，*后显示“1”而停止，说明系统正常。如果停止于其他数字或符号上，则说明系统有故障，且每一个符号表示相应的故障内容，维修人员就可根据显示的内容进行相应的检查和处理。 三、 根据PC状态或梯形图进行故障诊断 现在的数控机床上几乎毫无例外地使用了PC控制器，只不过有的与NC系统合并起来，统称为NC部分。但在大多数数控机床上，二者还是相互独立的，二者通过接口相联系。无论其形式如何，PC控制器的作用却是相同的，主要进行开关量的管理与控制。控制对象一般是换刀系统，工作台板转换系统，液压、润滑、冷却系统等。（https://www.dgdqw.com版权所有）这些系统具有大量的开关量测量反馈元件，发生故障的概率较大。特别是在偶发故障期，NC部分及各电路板的故障较少，上述各部分发生的故障可能会成为主要的诊断维修目标。因此，对这部分内容要熟悉。首先要熟悉各测量反馈元件的位置、作用及发生故障时的现象与后果。对PC控制器本身也要有所了解，特别是梯形图或逻辑图要尽量弄明白。这样，一旦发生故障，可帮助你从更深的层次认识故障的实质。 PC控制器输入输出状态的确定方法是每一个维修人员所必须掌握的。因为当进行故障诊断时经常须要确定一个传感元件是什么状态以及PC的某个输出为什么状态。用传统的方法进行测量非常麻烦，甚至难以做到。一般数控机床都能够从CRT上或LED指示灯上非常方便地确定其输入输出状态。 例如，DIALOG4系统是用PC控制器的输入输出板上的LED指示灯表示其输入输出状态的。灯亮为1，灯熄为0，可十分方便地确定出PC控制器的输入输出状态。 又如，SINUMERIK3系统是在CRT上显示PC状态。按PC/0—键，即可调出PC状态。 四、 根据机床参数进行故障诊断 机床参数也称为机床常数，是通用的数控系统与具体的机床相匹配时所确定的一组数据，它实际上是NC程序中未定的数据或可选择的方式。机床参数通常存于RAM中，由厂家根据所配机床的具体情况进行设定，部分参数还要通过调试来确定。机床参数大都随机床以参数表或参数纸带的形式提供给用户。 由于某种原因，如误操作、参数纸带不良等，存于RAM中的机床参数可能发生改变甚至丢失而引起机床故障。在维修过程中，有时也要利用某些机床参数对机床进行调整，还有的参数须要根据机床的运行情况及状态进行必要的修正。因此，维修人员对机床参数应尽可能地熟悉，理解其含义，只有在理解的基础上才能很好地利用它，才能正确地进行修正而不致产生错误。 五、 用诊断程序进行故障诊断 绝大部分数控系统都有诊断程序。所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件，当数控机床发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围或具体位置。 诊断程序一般分为三套，即启动诊断、在线诊断或称后台诊断和离线诊断。启动诊断指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态止，CNC内部诊断程序自动执行的诊断，一般情况下数秒之内即告完成，其目的是确认系统的主要硬件可否正常工作。主要检查的硬件包括：CPU、存储器、I/O单元等印刷板或模块；CRT/MDI单元、阅读机、软盘单元等装置或外设。若被检测内容正常，则CRT显示表明系统已进入正常运行的基本画面(一般是位置显示画面)。否则，将显示报警信息。在线诊断是指在系统通过启动诊断进入运行状态后由内部诊断程序对CNC及与之相连接的外设、各伺服单元和伺服电机等进行的自动检测和诊断。只要系统不断电，在线诊断也就不会停止，在线诊断的诊断范围大，显示信息的内容也很多。一台带有刀库和台板转换的加工中心报警内容有五六百条。离线诊断是利用专用的检测诊断程序进行的旨在*终查明故障原因，**确定故障部位的高层次诊断，离线诊断的程序存储及使用方法一般不相同 离线诊断是数控机床故障诊断的一个非常重要的手段，它能够较准确地诊断出故障源的具体位置，而许多故障靠传统的方法是不易进行诊断的。需要注意的是，有些厂商不向用户提供离线诊断程序，有些则作为选择订货内容。在机床的考察、订货时要注意到这一点。 随着科学技术的发展及CNC技术的成熟与完善，更高层次的诊断技术已经出现。其中*引人注目的是“自修复”、“专家诊断系统”和通信诊断系统，这些新技术的发展与应用，无疑会给数控维修特别是故障诊断提供更有效的方法与手段。 |
笔者近年引进的日立精机VA一65和HC一800两台加工中心，不但具有交流伺服拖动、四轴联动功能，而且还配有磁栅全闭环位置反馈及自动测量、自动切削监视系统，其CNC是当时国际上*先进的FANUC一11M系统。 运行11年来，虽然随着使用年限的增长，一些元器件的老化、故障期的到来，特别是加工任务的增多，设备每天24h不停机的运转，出现了几乎每周都有故障报警的现象。但为保证任务的按期完成，我们在没有经过国内外培训且图纸资料不全的条件下，在无数次的维修测试中，认真分析故障规律，不断积累有关数据，逐渐掌握维修要领，尽量在*短的时间内查出故障点，用*快的速度修复调整完成。 以下从几方面论述快速诊断和维修数控设备的方法： 1.先观察问询再动手处置首先看报警信息，因为现在大多数CNC系统都有较完善的自诊断功能，通过提示信息可以马上知道故障区域，缩小检测范围。像一次HC一800卧式加工中心在运行中出现5010#spindledriveunitalarm报警。我们根据提示信息马上按顺序检查了主轴电机及其执行元件、主轴控制板，查明过流断路点后恢复正常，仅用20min完成。但从我们的经验中也有受报警信息误导的例子，因此说可依据它但不能依赖它。故障发生后如无报警信息，则需要进一步用感官来了解设备状态，*重要的就是向操作人员问询故障发生的前因后果。同样是该设备，有一次其APC系统在防护罩没有打开情况下B轴突然旋转起来刮坏护罩，这一现象以前从未出现过。经我们现场仔细询问操作过程，清楚了故障经过：原来操作人员先输入了M60指令，使_bPm_APC系统程序运行(更换旋转工作台)，当执行元件失控中途停机后，又进行了手动状态下的单步指令操作。当时M60并没有删除，使其执行元件恢复正常后继续了原程序动作。经认真了解并仔细分析后，我们立刻清除所有原设定的指令，检测并更换了失控元件，避免了更大故障的发生。根据报警信息和故障前的设备状态，来判断故障区域，争取维修时间。 2.遵循由外到里，由浅入深的检修原则笔者对加工中心多年的维修经历来看，大多数故障根源都是来自于外部元器件，因其受外界因素影响较大，象机械碰撞磨损、冷却液腐蚀、积尘过多、润滑不良等，使这些年久失修的元器件处于不完好、不可靠状态，成为设备故障的*大隐患。像各轴经常出现的超程报警、零点复归误差、位置信号不反馈等，都是一些磁性或机械式开关失灵造成。还有的故障也是出现在电磁阀、电机和经常伸缩的电缆上。像HC一800的一次B轴旋转不到位或有时根本不旋转故障，报警提示为：feedaxisfault(APCcom2mand)，看起来与命令有关。但我们根据故障现象还是果断地检查B轴各行程限位，果然有一撞块与开关接触不好，经调整后正常。这就避免无目标地消耗很大精力去查整个CNC系统，先把重点放在外部环节上。这实际上是一种经验上的诊断，如果我们手里有原理接线图，那就应该正规地按图纸去相应对照，顺序查找并针对性的去测试电位和波形，还能从中悟出一些理论上的东西。正是因为没有这个条件，所以我们在维修中就是遵循从外部到内部、从人为到系统、由浅入深的原则去进行，这就大大缩短了设备的停修时间。 3.充分利用PC图查找故障点根据报警信息调出与其相关的PC图进行分析核对，也是一种诊断的方便途径。一次VA一65自动换刀机械手到位后不执行抓刀指令，我们马上调出PC图从各指令开关信号到各进、退、松、紧动作信号逐一进行对应校验，*后查出机械手旋转到信号没有发出，原因是由于一磁性接近开关松动移后不起作用，使下一步抓刀动作无法进行，调整后恢复正常。由PC图查故障点看来比较方便直观，但如果不了解其内部动作原理和工作程序，那可以说也是大海捞针，无从下手。特别是无电气原理图就更难以判断，每个输出动作多达几十个开关条件才能满足，确实要下很大工夫才能逐步认识并掌握。我们就是靠平时维修时的日积月累，在不断的了解和运用它。 4.疑难故障的检测分析和快捷处理此两台加工中心的一些元器件年久老化，使其参数随温度或电流的变化而极不稳定，造成故障后能自动恢复即时好时坏现象，这是我们*为之挠头的故障。因为搞维修的都知道，元件坏了容易检测，而不正常的通断情况则很难判断是元件坏了还是线路接触不良造成，因为无法进行正常的信号检测。如B轴工作台换位；刀库进刀口自动打开；B轴台板夹紧、松开失灵等故障，其执行元件均是固态继电器接受指令信号接通后带动电磁阀动作。当检测时可能未见异常，启动后又可能一切正常，待连续动作几次后又停机报警。我们根据故障现象及反复周期判定应该是执行元件性能下降造成，因图纸不详、标识不清，只能将关联的一组执行元件在正常和异常的情况下分别进行检测，经反复测试后，*后从30多只继电元件中分别查出并更换了其性能下降的元件。一次HC一800B轴原点复归失控，指令发出后旋转不停，没有报警信息。经现场了解分析，首先认定应该是B轴零点检测系统故障，而该系统是由一只磁性接近开关发出到位信号后控制执行元件减速停车。我们马上对这一信号进行线路测试，结果无信号发出，人为设定一个到位信号则准确复归停车，确认检测开关到设定信号点这一段有故障。但如果想直接检测接近开关则必须将B轴和与其关联的调轴解体，因为此开关装在B轴工作台体内。这样的大结构拆修以前从未干过，测算一下工作量需半个月时间，而且还要特别精心地对十多根控制电缆和几十根油管拆除和恢复，这就很难保证拆装后各部分的精度，但要想解决问题还必须露出这一开关进行检测和维修。能否用一个简便的方法既能节省拆装工作量又能拿出这一检测开关，经反复论证后终于想出一个只拆B轴端盖和调轴磁尺支架拿出此开关的方法。虽然电气维修人员拆装、检测难度很大，但保证了台面不大解体，把后患影响减小到了*低限度。经实际测试开关、处理断路点原位安装后恢复了B轴复归功能，又对拆装后影响到的调轴位置误差和B轴定位故障进行了补偿和调整，一切正常后仅用三天时间即交付使用，保证了试制加工任务的完成。 在处理故障过程中怎样尽快打开思路、进入状态，缩小检测范围，直触故障根源是维修技术人员水平高低的关键所在。看似简单的道理却饱含着方方面面，也是维修人员多年辛勤劳动的结晶。我们就是在这种高频率故障的压力下，克服了重重困难，尽力在短时间内解决问题，减少设备停歇台时，为车型试制做出了我们应有的贡献。 |