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数控机床的维修技术标准一．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按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按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按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：配备SIN820系统的加工中心，产生7035号报警。查阅报警信息为工作台分度盘不回落，在该数控系统中7字头的报警为操作信息或机床厂家设定的报警，指示CNC系统外的机床侧状态不正常。处理方法是，针对故障信息，调出PLC输入输出状态与拷贝清单对照。工作台分度盘的回落是由工作台下面的接近开关SQ25、SQ28来检测的，其中SQ28检测工作台分度盘旋转到位，对应PLC输入接口I10.6，SQ25检测工作台分度盘回落到位，对应PLC输入点I10.0。工作台的回落是由输出接口Q4.7通过继电器KA32驱动电磁阀YV06动作来完成。从PLCSTATUS中观察，I10.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位，I10.0为“0”表明工作台分度盘未落下。再观察Q4.7为“0”，KA32继电器不得电，YV06电磁阀不动作，因而工作台分度盘不回落产生报警。处理方法：手动YV06电磁阀，观察工作台分度盘是否回落，如果能够回落，再次自动执行该动作，通过PLC程序，检查是什么条件没满足。⑵根据动作顺序诊断故障数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换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：某立式加工中心自动换刀故障。故障现象：换刀臂平移到位后，无拔刀动作。ATC的动作起始状态是：主轴保持要交换的旧刀，换刀臂在B位置，换刀臂在上部位置，刀库已将要交换的新刀具定位。自动换刀的顺序为：换刀臂左移（B→A）→换刀臂下降（从刀库拔刀）→换刀臂右移(A→B)→换刀臂上升→换刀臂右移（B→C，抓住主轴中刀具）→主轴液压缸下降（松刀）→换刀臂下降（从主轴拔刀）→换刀臂旋转180度（两刀具交换位置）→换刀臂上升（装刀）→主轴液压缸上升（抓刀）→换刀臂左移（C→B）→刀库转动（找出旧刀具位置）→换刀臂左移（B→A返回刀具给刀库）→换刀臂右移（A→B）→刀库转动（找下一把刀）换刀臂平移至C位置时，无拔刀动作，分析原因，有几种可能：①SQ2无信号，所以未输出松刀电磁阀YV2的电压，主轴仍处于抓刀状态，换刀臂不能下移②松刀接近开关SQ4无信号，则换刀臂升降电磁阀YV1状态不变，换刀臂不下降③电磁阀有故障，给予信号也不动作。逐步检查，发现SQ4未发出信号，进一步对SQ4进行检查，发现感应间隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。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。例：数控车床工件夹紧故障故障现象：该车床配备FANUC-0T系统，当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生报警故障诊断：在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏开关输入X04.2为“1”，尾座套筒转换开关X17.3为“1”，润滑油液面开关X17.6为“1”。调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时电磁阀也得电。这说明系统PLC输入输出状态均正常，分析尾座套筒液压系统。当电磁阀YV4.1得电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前顶紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中X00.2为“1”，但检查系统PLC输入信号X00.2为“0”，说明压力继电器有问题，经进一步检查发现其触点损坏。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：配备SIN810数控系统的加工中心,出现分度工作台不分度的故障且无报警，根据工作原理，分度是首先将分度的齿条和齿轮啮合，这个动作是靠液压装置来完成的，由PLC输出Q1.4控制电磁阀YV14来执行，PLC相关部分的梯形图通过数控系统的DIAGNOSIS中的“STATUSPLC”软键，实时查看Q1.4的状态，发现其状态为“0”，由PLC梯形图查看F123.0也为“0”，按梯形图逐个检查，发现F105.2为“0”导致F123.0为“0”；根据梯形图查看STATUSPLC中的输入信号，发现I10.2为“0”从而导致F105.2为“0”。I9.3、I9.4、I10.2、I10.3为四个接近开关的检测信号，以检测齿条和齿轮是否啮合。分度时，这四个接近开关都应有信号，即都应闭合，现发现I10.2未闭合，处理方法：检查机械部分确认机械是否到位；检查接近开关是否损坏。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