数控机床维修

数控机床维修数控091~093第1讲数控机床故障诊断与维修的基本知识引入新课常见的数控机床种类，数控系统有哪些？熟悉常用的数控加工设备吗？我国自改革开放以来引进了不少先进的设备，这些设备的特点是以大规模集成电路为主的数字控制设备，这些设备功能强、生产效率高，但是复杂，尤其是电气控制部分。因此，在维修的理论上、维修方法上、维修的手段都应有很大的飞跃。数控机床故障诊断与维修的重要意义数控设备是以微处理器为核心，以大规模集成电路芯片为主的电控系统，这些器件的信息是不断变化的，可以说是“瞬息万变”，因此，提出了一个“数字域”的概念。分析这些器件的故障，就要分析这个长长的数据流。为了分析这个数据流来查找故障，就使常规的仪器和工具部分失去了作用。设备故障检测的方法与检测设备也都发生了很大的变化。数控机床故障诊断与维修的重要意义目前，我国很多工厂企业就是靠板的更换来查找设备的故障，查到是哪一块板的故障后去找厂家或代理商修板或换板。即使板中只有一个小小的二极管坏了，也要更换整板。修板要等待时间，这样，就降低了数控机床的利用率。生产受损所付出的代价更难以计算。数控机床维修的特点接口电路是常常出问题的部分，从主板来的信号经过接口，去控制24V的信号，这里主要的问题是24V短路引起片子烧坏。这一部分问题较多。外围设备的维修也是一个大问题：伺服系统，输入输出设备，CRT，行程限位开关。数控机床故障的故障类型数控机床是一种技术复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都比较复杂，这给故障诊断和排除带来不少困难。为了便于故障分析和处理，本节按故障发生的部位、故障性质及故障原因等对常见故障作如下分类。1、按数控机床发生故障的部件分类1）主机故障数控机床的主机部分，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护装置。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机械传动故障与导轨副摩擦过大故障。1、按数控机床发生故障的部件分类2.）电气故障电气故障分弱电故障与强电故障。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/输出装置等电子电路，这部分又有硬件故障与软件故障之分。2、按数控机床发生故障的性质分类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：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、按数控机床发生故障的性质分类2）随机性故障随机性故障，通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。有的文献上称此为“软故障”。由于此类故障在各种条件相同的状态下只偶然发生一两次，因此，随机性故障的原因分析与故障诊断较其它故障困难得多。3、按数控机床发生故障的有无报警显示分类1.）有报警显示的故障这类故障又可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。（1）硬件报警显示的故障硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯（一般由LED发光管或小型指示灯等组成）的指示。（2）软件报警显示的故障软件报警显示通常是指CRT显示屏上显示出来的报警号和报警信息。3、按数控机床发生故障的有无报警显示分类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：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，无任何报警显示。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。4、按数控机床发生故障的原因分类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。数控机床所发生的极大多数故障均属此类故障，但应区别有些故障并非机床本身而是外部原因所造成的。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：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；周围的环境温度过高，有害气体、潮气、粉尘侵入；外来振动和干扰，如电焊机所产生的电火花干扰等均有可能使数控机床发生故障。数控机床的常见故障排除方法1）直观检查法直观检查法是维修人员根据对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，确定故障范围，可将故障范围缩小到一个模块或一块电路板上，然后再进行排除。一般包括：询问、目视、触摸、通电。案例例：一台数控加工中心在运行一段时间后，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开又一切正常。观察发现，设备运转过程中，每当发生振动时故障就可能发生。初步判断是元件接触不良。当检查显示板时，CRT显示突然消失。检查发现有一晶振的两个引脚均虚焊松动。重新焊接后，故障消除。2）初始化复位法一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障。若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。例：一台数控车床当按下自动运行键，微机拒不执行加工程序，也不显示故障自检提示，显示屏幕处于复位状态（只显示菜单）。有时手动、编辑功能正常，检查用户程序、各种参数完全正确；有时因记忆电池失效，更换记忆电池等，系统显示某一方向尺寸超量或各方向的尺寸都超最（显示尺寸超过机床实际能加工的最大尺寸或超过系统能够认可的最大尺寸）。排除方法：采用初始化复位法使系统清零复位（一般要用特殊组合键或密码）。3）自诊断法数控系统已具备了较强的自诊断功能，并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态。利用自诊断功能，能显示出系统与主机之间的接口信息的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控部分，并显示出故障的大体部位（故障代码）。4）功能程序测试法功能程序测试法是将数控系统的G、M、S、T、F功能用编程法编成一个功能试验程序，并存储在相应的介质上，如纸带和磁带等。在故障诊断时运行这个程序，可快速判定故障发生的可能起因。功能程序测试法常应用于以下场合：a.机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是数控系统故障引起；b.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；c.闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。5）备件替换法用好的备件替换诊断出坏的线路板，即在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。并做相应的初始化起动，使机床迅速投入正常运转。6）交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否是故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换，从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅要硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。例：一台数控车床出现X向进给正常，Z向进给出现振动、噪音大、精度差，采用手动和手摇脉冲进给时也如此。观察各驱动板指示灯亮度及其变化基本正常，疑是Z轴步进电动机及其引线开路或Z轴机械故障。遂将Z轴电机引线换到X轴电机上，X轴电机运行正常，说明Z轴电动机引线正常；又将X轴电机引线换到Z轴电机上，故障依旧；可以断定是Z轴电动机故障或Z轴机械故障。测量电动机引线，发现一相开路。修复步进电动机，故障排除。7）参数检查法系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。发生故障时应及时核对系统参数，参数一般存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOSRAM中，一旦电池电量不足或由于外界的干扰等因素，使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，可通过核对、修正参数，将故障排除。8）测量比较法CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整和维修方便，在印刷线路板上设计了一些检测端子。维修人员通过测量这些检测端子的电压或波形，可检查有关电路的工作状态是否正常。但利用检测端子进行测量之前，应先熟悉这些检测端子的作用及有关部分的电路或逻辑关系。9）敲击法当系统故障表现为有时正常有时不正常时，基本可以断定为元器件接触不良或焊点开焊，利用敲击法检查时，当敲击到虚焊或接触不良的故障部位时，故障就会出现。10）局部升温法数控系统经过长期运行后元件均要老化，性能变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障就会时有时无。这时用电烙铁或电吹风对被怀疑的元件进行局部加温，会使故障快速出现。操作时，要注意元器件的温度参数等，注意不要损坏好的元器件。11）原理分析法根据数控系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特性参数，如电压值和波形，使用仪器仪表进行测量、分析、比较，从而确定故障部位。总之，根据不同的故障现象，可以同时选用几个方法灵活应用、综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。数控机床维修后的开机调试机床的故障排除后通常分两大步进行通电试车：1、自动状态试验将机床锁住，用编制的程序进行空运转试验，验证程序的正确性，然后放开机床，分别将进给倍率开关、快速超调开关、主轴速度超调开关进行多种变化，使机床在上述各开关的多种变化的情况下进行充分地运行，后将各超调开关置于100％处，使机床充分运行，观察整机的工作情况是否正常。2、正常加工试验夹装好工件按正常程序进行加工，加工后检查工件的加工精度是否符合标准要求维修调试后的技术处理在现场维修结束后，应认真填写维修记录，列出有关必备的备件清单，建立用户档案。对于故障时间、现象、分析诊断方法、采用排故方法，如果有遗留问题应详尽记录，这样不仅使每次故障都有据可查，而且也可以不断积累维修经验。课外阅读现场维修注意事项现场维修的实施书上53页之后未标页码的，请标至100页。第2讲数控机床维修常用工具和仪器的使用常用测量仪器、仪表常用维修用器具常用的备件数控机床故障诊断内容常用测量仪器、仪表1、万用表数控设备的维修涉及弱电和强电，万用表不但要用于测量电压、电流、电阻值，还需要用于判断二极管、三极管、晶闸管、电解电容等元器件的好坏，并测量三极管的放大倍数和电容值。常用测量仪器、仪表2、示波器示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。常用测量仪器、仪表3、数字转速表转速表用于测量与调整主轴的转速，以及调整系统及驱动器的参数，可以使编程的理想主轴转速理与实际主轴转速相符，它是主轴维修与调整的测量工具之一。常用测量仪器、仪表4、相序表相序表主要用于测量三相电源的相序，它是进给伺服驱动与主轴驱动维修的必要测量工具之一。常用测量仪器、仪表5、常用的长度测量工具长度测量工具（如：千分表、百分表等）用于测量机床移动距离、反向间隙值等。通过测量，可以大致判断机床的定位精度、重复定位精度、加工精度等。根据测量值可以调整数控系统的电子齿轮比、反向间隙等主要参数，以恢复机床精度。是机械部件维修测量的主要检测工具之一。常用测量仪器、仪表6、PLC编程器不少数控系统的PLC控制器必须使用专用的编程器才能对其进行编程、调试、监控和检查。如：SIEMENS的PG710、PG750、PG865,OMRON的GPC01～GPC04、PRO-13～PRO-27等。这些编程器可以对PLC程序进行编辑和修改，监视输入和输出状态及定时器、移位寄存器的变化值。在运行状态下修改定时器和计数器的设定值