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数控机床的维修技术标准说明：本标准是根据数控机床的结构组成特点以及实际工作经验，进行归纳总结，如有不全面之处，则需要后续修订。一．故障的分类根据机床部件、故障性质以及故障原因等对常见故障作如下分类。⑴数控机床发生故障的部件分类:①机械故障：数控机床的主体部分，主要包括机械、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、实际操作使用不当等引起的机械传动故障与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。②电气故障：分弱电故障和强电故障弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入输出装置等电路,这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要指上述各装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分离元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电器元件以及所组成的电路。⑵数控机床发生的故障的性质分类:①系统故障：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故障。例如: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,必然会发生液压系统故障报警使系统断电停机②随机性故障：通常是指数控机床在同样条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定元器件的质量、操作失误、维护不当以及工作环境影响等因素有关，例如：接插件与连接组件因疏忽未加锁定，印刷电路板上的元件松动变形或焊点虚脱，继电器触点，各类开关触点因污染锈蚀以及直流电动机电刷不良等造成的接触不可靠等。⑶报警发生后有无报警显示分类：①有报警显示的故障：这类故障可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。Ⅰ硬件报警显示的故障，通常是指各单元装置的警示等（一般由LED发光管或小型指示灯组成）的指示。Ⅱ软件报警显示故障，通常是指在CRT上显示出来的报警号和报警信息，由于数控系统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行处理，同时在CRT上以报警号形式显示该故障信息。②无报警显示的故障：例如：机床通电后，在手动方式或自动方式运行时X轴出现爬行，无任何报警显示。⑷故障发生的原因分类：①数控机床自身故障：这类故障发生是由于数控机床自身的原因引起的，与外部使用条件无关。②数控机床外部故障：这类故障是由外部原因造成的。例如：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；周围环境温度过高，有害气体、潮气、粉尘侵入等。③按故障发生时有无破坏性来分，可分为破坏性故障和非破坏性故障；按故障发生的部位分，可分为数控装置故障，进给伺服系统故障，主轴系统故障，刀架、刀库、工作台故障等。二．故障的诊断原则在故障检测过程中，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。同时在检测故障过程中还应掌握以下原则：⑴先外部后内部。数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应先用望、听、闻等方法，由外向内逐一进行检查。⑵先机械后电气。先机械后电气就是在数控机床的维修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等。在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。⑶先静后动。维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书，图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。⑷先公用后专用。只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。⑸先简单后复杂。应首先解决容易的问题，后解决难度较大的问题，常常在解决简单故障过程中，难度大的问题也可变得容易，或者在排除简易故障时受到启发，对复杂的故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。⑹先一般后特殊。在排除某一故障时，要首先考虑最常见的可能原因，然后在分析很少发生的特殊原因。三．故障的诊断步骤当机床出现故障时，从管理的角度，应使操作者停止机床运行、保留现场、除非系统电气严重的故障（如短路，元件烧毁）都不应切断机床的电源。由维修人员到现场分析机床当时的运行状态，对故障进行确认，在此过程中应注意以下的故障信息：⑴故障发生时报警号和报警提示是什么？哪些指示灯和发光管指示了什么报警？⑵如无报警，系统处于何种状态？系统的工作方式诊断结果是什么？⑶故障发生在哪一个程序段？执行何种指令？故障发生前进行了何种操作？⑷故障发生在何种速度下？轴处于什么位置？与指令的误差量有多大？⑸以前是否发生过类似故障？现场有无异常现象？故障是否重复发生？⑹有无其他偶然因素，如突然停电，外线电压波动较大，某部位进水等。在调查故障现象，掌握第一手材料的基础上分析故障的起因，故障分析可采用归纳法和演绎法。归纳法是从故障原因出发寻找其功能联系，调查原因对结果的影响，即根据可能产生该故障的原因分析，看其最后是否与故障现象相符来确定故障点。演绎法是从所发生的故障现象出发，对故障原因进行分割式的分析方法。即从故障现象开始，根据故障机理，列出可能产生该故障的原因；然后对这些原因逐点进行分析，排除不正确的原因，最后确定故障点。四．故障的诊断方法⑴观察检查法：它指检查机床的硬件的外观，特性连接等直观及易测的部分，检查软件的参数数据等。⑵PLC程序法：借助PLC程序分析机床故障，这要求维修人员必须掌握数控机床的PLC程序的基本指令和功能指令及接口信号的含义。⑶接口信号法：要求维修人员掌握数控系统的接口信号含义及功能，PLC和NC信号交换的知识。⑷试探交换法：适用对某单元，模块进行故障判断时，要求维修人员确定插拔这些单元和模块可能造成的后果（如参数丢失等），事先采取措施，确定更换部件的设定，交换后应将设定设置的与交换前一致。五．利用PLC进行数控机床的故障检测1．与PLC有关的故障的特点⑴与PLC有关的故障首先确认PLC的运行状态，判断是自动运行方式还是停止方式在PLC正常运行情况下，分析与PLC相关的故障时，应先定位不正常的输出结果，定位了不正常的结果即故障查找的开始。⑶大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。⑷硬件故障多于软件故障，例如当程序执行M07(冷却液开)，而机床无此动作，大多是由外部信号不满足，或执行元件故障，而不是CNC与PLC接口信号的故障2．PLC有关故障检测的思路和方法⑴根据故障号诊断故障机床厂家编制的动作顺序，以及报警文本，对控制过程进行监控，当出现异常情况，会发出相应报警。例：曲轴线西拐磨床，出现F164报警：LUBoilresoverEMPTY。查阅报警信息为润滑油箱没有油。于是检查润滑油箱内的液面，已看不到油位，同时观察到油位检测开关E11.5亮红灯。处理方法：给润滑油箱加油。加油后故障消失。⑵根据动作顺序诊断故障数控机床的动作都是按照一定的顺序来完成的，因此，观察机械装置的运动过程，比较正常和故障时的情况，就可发现疑点，诊断出故障的原因。例：曲轴线40序车拉有时报警359.故障现象：报警359：PNOENABLE.查说明书报警的意思为P轴无使能。分析P轴的动作条件：P轴移动是为了托住曲轴的第二和第四主轴径，以使曲轴在加工时受力均匀。P轴要移动必须是在松开的状态下，观察PLC的输入状态，找到中心架松开到位为的输入点S3055指示灯不亮，打开中心架护板检查，发现此开关稍有松动，致使感应间隙过大而无法获得松开信号。⑶根据控制对象的工作原理诊断故障数控机床的PLC程序是按照控制对象的控制原理来设计的，通过对控制对象的工作原理的分析，结合PLC的I/O状态来检查。⑷根据PLC的I/O状态诊断许多故障都会在PLC的I/O接口这个通道来反映出来。⑸通过梯形图诊断故障根据PLC的梯形图来分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的基本方法。例：曲轴线东拐磨床无法运行L88程序，观察屏幕有报警700023，修整润滑压力故障。观察梯形图，润滑压力检测开关I11.6如果常开会触发M510.1，如果常闭会触发M510.2，M510.1和M510.2无论谁被触发，都会阻止NC1的运行，因此也就不能运行L88。将润滑问题解决后，压力开关按照固定的频率闪亮，就不会出现此报警，L88就可以正常运行了。⑹动态跟踪梯形图诊断故障要做好用PLC对数控机床故障检测要注意以下几点：①了解机床各组成部分检测开关的安装位置，如加工中心的刀库、机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关、接近开关和压力开关等，弄清检测开关作为PLC输入信号的标志。②了解执行机构的动作顺序，如液压缸、气缸的电磁换向阀等，弄清对应的PLC输出信号标志。③了解各种条件标志，如起动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号。④借助必要的诊断功能，必要时用编程器跟踪梯形图的动态变化，搞清故障原因，根据机床的工作原理做出诊断。六．数控系统的软件故障及维修1．系统的软件故障及维修⑴数控机床停机故障多数是由软件错误、参数丢失或操作不当引发的。⑵检查软件可以避免拆卸机床而引发的许多麻烦。软件故障只要把相应的软件内容恢复正常之后，就可排除。所以说软件故障也称为可恢复性故障。Ⅰ软件配置以西门子系统为例说明系统软件的配置。总的来说系统软件包括三部分：①数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统程序、加工循环、测量循环等。②由机床厂家编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床程序、PLC机床数据、PLC报警文本。③由机床用户编制的加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等组成。Ⅱ软件故障发生的原因①误操作：在调试用户程序或修改机床参数时，操作者删除或更改了软件内容或参数，从而造成软件故障。②供电电池电压不足：为RAM供电的电池电压经过长时间的使用后，电池电压降低到监测电压以下，或在停电情况下拔下为RAM供电的电池、电池电路断路或短路、电池电路接触不良等都会造成RAM得不到维持电压，从而使系统丢失软件和参数。这里要特别注意以下几点：①应对长期闲置不用的数控机床定期开机，以防电池长期得不到充电，造成机床软件丢失，实际上机床开机也是对电池充电的过程。②当为RAM供电电池出现电量不足报警时，应及时更换新电池。③干扰信号引起软件故障，有时电源的波动及干扰脉冲会窜入数控系统总线，引起时序错误或造成数控装置停止运行等。④软件死循环，运行复杂程序或进行大量计算时，有时会造成系统死循环，引起系统中断，造成软件故障。⑤操作不规范，这里指操作者违反了机床操作的规程，从而造成机床报警或停机现象。⑥用户程序出错，由于用户程序中出现语法错误、非法数据，运行或输入中出现故障报警等现象。Ⅲ软件故障的排除①对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断、停机故障，可采取对数据程序更改或清除重新再输入来恢复系统的正常工作。②对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采用硬件复位或关掉数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。③NC复位、PLC复位能使后继操作重新开始，而不会破坏有关软件和正常处理的结果，以消除报警。亦可采用清除法，但对NC、PLC采用清除法时，可能会使数据全部丢失，应注意保护不想清除的数据。④开关系统电源是清除软件故障的常用方法，但在出现故障报警或开关机之前一定要将报警的内容记录下来，以便排除故障。2．系统的硬件及维修⑴常规检查外观检查系统发生故障后，首先进行外观检查。①连接端及接插件检查②恶劣环境下工作的元器件检查③易损部位的元器件检查④定期保养的部件及元器件的检查⑤电源电压检查⑵故障现象分析法故障分析是寻找故障的特征。组织机械、电子技术人员及操作者会诊，捕捉出现故障时机器的异常现象，分析产品检验结果及仪器记录的内容，必要（会出现故障发生时刻的现象）和可能（设备还可以运行到这种故障再现而无危险）时可以让故障再现，经过分析可能找到故障规律和线索。⑶面板显示与指示灯显示分析法面板显示器可把大部分被监控的故障识别结果以报警