数控机床的诊断维修方法

　摘要：当今，数控加工技术处于快速高效的发展和使用时期，随着数控机床的普及应用，数控机床的维修变得尤为重要，且数控机床的维修人才变得极为短缺。笔者就维修方面谈一谈个人的观点，以便交流。
　　关键词：数控机床 故障 维修
　　随着发达国家先进技术和装备的不断引进，设备维护人员的维修难度越来越大，这是不可否认的事实。但是，如何尽快适应和掌握它，是必须认真探讨并急需解决的课题。下面笔者就自己多年的维修经验，谈一谈个人体会。
　　一、对故障现象的充分调查
　　当故障发生时，首先要充分了解机床故障是在什么情况下出现的？出现时有什么现象？出现后操作者应采取什么样的措施？如果故障现场还存在，就要对CNC中的内容进行仔细检查，了解正在执行的程序段内容以及自诊断显示的报警内容，并观察各电路板上的报警灯情况。然后，按系统的复位键，观察故障是否消失。该类报警多属软件故障。
　　二、遵循由外到里、由浅入深的检修原则
　　通过多年对加工中心的维修经历来看，大多数故障根源都是来自于外部元器件，受外界因素影响较大。例如，机床碰撞磨损、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，成为设备故障的最大隐患；轴经常出现的超程报警、零点复归误差、位置信号不反馈等，都是由于一些磁性或机械式开关失灵造成的。
　　另外，还有的故障出现在电磁阀、电动机和经常伸缩的电缆上。例如，HC-800的一次B轴旋转不到位或有的根本不旋转故障，报警提示为：feed axis fault（APC com2mand）。看起来与命令有关，但根据故障现象果断检查B轴个行程限位，果然有一撞块与开关接触不好，经调整后正常。这就避免了无目标地消耗精力去检查整个CNC系统。这实际上是一种经验上的诊断。如果有原理接线图，就应该正规地按图样去相应对照，顺序查找并针对性地去测试电位和波形。但是因为没有这个条件，所以在维修中就要遵循从外部到内部、从人为到系统、由浅入深的原则去进行，尽量缩短设备的停修时间。
　　三、确定故障原因的方法
　　数控机床的数控系统品种繁多，但无论是何种数控系统，发生故障时都可用以下几种方法对故障进行综合判断：
　　1.直观法
　　利用人的感官注意发生故障时的现象，并判断故障发生的可能部位。例如，有故障时，何处是否有异响、火花发生？何处有焦糊现象？何处有发热异常现象？然后，进一步观察可能发生故障的每块电路板的表面状况，电路板上是否有烧焦、熏黑处或电子元器件是否有爆裂处，以进一步缩小检查范围。这是一种最基本、简单的方法，但要求机床维修人员具备一定的维修经验。
　　2.利用数控系统的硬件报警功能
　　报警指示灯可判断故障所在。在数控系统硬件电路板上有很多的报警指示灯，借此可大致判断出故障所在的位置。
　　3.利用数控系统的软件报警功能
　　CNC系统都具有自诊断功能。在系统工作期间，能用自诊断程序对系统进行快速诊断，一旦检测到故障，立即将故障以报警方式显示在显示屏上。维修时可根据报警内容提示，检查机床的故障所在。
　　4.利用状态显示的诊断功能
　　数控系统不但能将故障诊断信息显示出来，而且能以诊断地址和诊断数据的形式提供机床诊断的各种状态。例如，提供了系统与机床之间接口的输入/输出信号状态，或PC与CNC装置之间、PC与机床之间接口的输入/输出地信号状态，即可利用显示屏画面的状态显示。这可以帮助检查数控系统是否将信号输入到机床，或机床的开关信息是否已输入到数控系统。总之，可将故障区分出是在机床一侧还是在数控系统一侧，从而缩小数控机床故障的检查范围。
　　5.及时核对数控系统参数
　　系统参数变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床发生故障，整台机床不能工作，而外界的干扰有可能引起存储器内个别参数的变化，所以当机床发生一些莫名其妙的故障时，可对数控系统的参数进行核对。
　　6.备件更换法
　　对机床故障进行分析发现，电路板有故障时，可用备件板进行更换，迅速确定故障电路板。但是，用这一方法时需注意到下述两点：第一，要注意电路板上的可调开关的位置，换板时应注意使被交换的两块电路板的设定状态要完全一致，否则将使系统处于不稳定的状态，甚至出现报警；第二，更换某些电路板之后，需对机床的参数和程序进行重新设定或输入。
　　7.利用电路板上的检测端子
　　在电路板上有供测量电路电压和波形的检测端子，以便在调试和维修时确定该部分电路工作是否正常。但是，在检测该部分电路时，应熟悉电路原理与电路的逻辑关系。在电路逻辑关系不熟的情况下，可用两块一样的电路板对比进行检测，从而发现电路板的故障所在。
　　四、疑难故障的检测分析和快捷处理
　　数控机床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，造成故障后自动恢复时好时坏的现象。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，还是因为线路接触不良，无法进行正常的信号检测。
　　例如，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收指令信号并接通后带动电磁阀动作。检测时可能未见异常，启动后有可能一切正常，待连续动作几次后又停机报警。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。因图样不详、标示不清，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，最后从30多只继电器元件中分别查出并更换性能下降的元件。例如，HC-800 B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。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。对这一信号进行线路测试，无信号发出；设定一个到位信号，准确复归停车，确认检测开关到设定信号点这一段有故障。但是，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，因为开关装在B轴工作台体内。这样的大结构拆修以前从未做过，大概需半个月时间，且需要精心地对十多根控制电缆及几十根油管进行拆除和恢复，很难保证拆装后各部分的精度。然而，要想解决问题，还必须露出开关，进行检测和维修。能否用一个简便的方法，既节省拆装工作量又拿出这一检测开关呢？经反复论证，采用了只拆B轴端盖和调轴磁尺支架拿出开关的方法。虽然电气维修人员拆装、检测难度很大，但保证了台面不会大解体，把后患影响减小到了最低限度。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。
　　总之，在处理故障过程中，如何尽快打开思路，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。维修技术人员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，减少设备停歇时间，为数控维修做出了应有的贡献。
　　参考文献：
　　[1]王钢.数控机床调试、使用与维护.北京:化学工业出版社.
　　[2]李海宁.数控设备典型维修100例.北京:航空工业出版社,2010.
　　[3]李跃军.数控机床与维修.北京:化学工业出版社,2008．
　　[4]杜增辉.数控机床故障维修技术与实例.北京:机械工业出版社,2009．转贴于论文联盟