程壽國

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系 江蘇江陰）

數(shù)控機床故障診斷維修方法很多，如直觀法、功能程序測試法、參數(shù)檢查法、部件交換法等。這些方法針對某些機床故障比較有效。而數(shù)控機床的故障非常多，難以預(yù)測。數(shù)控機床故障診斷維修本身就是一項復(fù)雜的工作，數(shù)控機床是控制技術(shù)、計算機技術(shù)、檢測技術(shù)、精密制造技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)控機床故障診斷維修就是要把相關(guān)聯(lián)的這些部分進(jìn)行合理的分離，而最關(guān)鍵的就是找到故障診斷的切入點，切入點就是要通過手動操作方法來找到。

一、雙動法簡介

1.定義

直接按動繼電器、接觸器、電磁閥，手動操作變頻器或者強制PLC的輸出的數(shù)控機床故障診斷方法，稱為手動診斷法。通過數(shù)控機床的自動方式運行、MDI（手動輸入程序）方式運行，利用NC程序控制機床動作進(jìn)而判斷機床是否故障的診斷方法稱為自動診斷法。雙動法就是利用自動診斷法診斷驗證機床是否存在故障、利用手動診斷法進(jìn)行故障的定位的一種數(shù)控機床故障快速診斷方法。

2.數(shù)控機床電器元件的可手動操作分析

（1）低壓（控制）電器元件。數(shù)控機床（以數(shù)控車床為例）電器元件很多（圖1），如低壓斷路器、接觸器、中間繼電器、行程限位開關(guān)（機床側(cè)），主軸變頻器等。許多人手動操作就是操作低壓斷路器，區(qū)別機床的JOG（點動）方式，使得手動操作可以獲得的有用信息就非常少，而接觸器、中間繼電器、行程限位開關(guān)和電磁閥等元器件的手動操作，往往被許多維修人員忽視。手動接通接觸器、中間繼電器的觸點，正常情況下觸點連接的電路就會導(dǎo)通，完成相應(yīng)的動作或者接通相應(yīng)的信號。根據(jù)是否有相應(yīng)的動作或信號產(chǎn)生，可以診斷出發(fā)生故障的大致部位，進(jìn)行故障的快速定位。

（2）PLC的手動運行與強制賦值。數(shù)控機床中有兩個控制器，CNC和PLC。CNC主要負(fù)責(zé)位置控制，通過控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)實現(xiàn)精確定位；PLC主要負(fù)責(zé)開關(guān)量的控制，通過控制繼電器、電磁閥、行程開關(guān)等實現(xiàn)輔助功能。在數(shù)控機床維修過程中，PLC的設(shè)置與強制操作非常重要，可以通過停止（STOP）PLC梯形圖運行，強制(FORCE)PLC的輸出位為“0”或“1”，接通繼電器或者電磁閥來判斷控制支路是否正常來進(jìn)行故障診斷定位。

基本操作過程：SYSTEM→PMC→PMCPRM→SETING→PAGE↓，選擇 ALLOW PMC STOP；SYSTEM→PMC→＞（擴(kuò)展鍵），選擇STOP；SYSTEM→PMCDGN→STATUS,輸入要強制的地址，按SEARCH，F(xiàn)ORCE就可以PLC連接點線路導(dǎo)通。

圖1 數(shù)控機床電控元件

（3）變頻器的手動操作（以三菱公司的S500為例）。當(dāng)主軸不能旋轉(zhuǎn)的時候，可以將變頻器調(diào)到手動模式，指定一個頻率試著讓變頻器運行，如果主軸正常旋轉(zhuǎn)，說明變頻器→主軸電機→主軸傳動（主軸）的控制鏈路是正常的，可以推斷主軸不轉(zhuǎn)的原因可能是繼電器、PLC或者數(shù)控編程等可能出現(xiàn)故障。

二、雙動法應(yīng)用

雙動法就是手動操作與自動運行相結(jié)合，自動運行發(fā)現(xiàn)故障，通過手動操作分步診斷機床可能出現(xiàn)的故障部位進(jìn)行故障定位，排除故障以后，通過自動運行進(jìn)行機床維修以后的驗證。以帶變頻主軸的數(shù)控車床為研究對象，如變頻主軸故障、四工位回轉(zhuǎn)刀架故障等，應(yīng)用雙動法進(jìn)行故障分析、定位和排除。

1.主軸不轉(zhuǎn)時的故障診斷（變頻主軸電機控制）

手動數(shù)據(jù)輸入MDI（或自動程序）：

M03 S300；自動運行程序。

指令流程：（S300）→CNC→（變頻器模擬輸入端）→變頻器；（M03）→PLC→中間繼電器KA→KA觸點（變頻器方向控制端）變頻器。

如果主軸電機不轉(zhuǎn)，可以手動控制變頻器運行，以變頻器（主軸驅(qū)動器）為切入點，將變頻器（三菱變頻器S500型號）操作模式改為手動，控制變頻器運行，觀察主軸電機是否運行，如果主軸轉(zhuǎn)動說明從變頻器、主軸電機以及傳動環(huán)節(jié)都是正常的，主要考慮從CNC到變頻器的信號有無，從PLC到繼電器的控制信號是否正常，如果再往前推就是CNC程序、PLC程序、參數(shù)是否正確；如果主軸不轉(zhuǎn)，應(yīng)從變頻器、主軸電機、主軸傳動鏈開始查找故障。

2.回轉(zhuǎn)刀架不轉(zhuǎn)動故障診斷

手動數(shù)據(jù)輸入MDI（或自動程序）：T0101；T0303；

指令流程：（T指令）→CNC→PLC→中間繼電器KA→KA觸點→KM接觸器線圈→KM接觸器觸點→（刀架電機）電機正反轉(zhuǎn)。

如果刀架不轉(zhuǎn)動，可以手動推下接觸器露在外面的突出的活動觸頭（注意用絕緣工具且推動的是正轉(zhuǎn)接觸器），使得接觸器的主觸點接通，如果刀架旋轉(zhuǎn)動了，可以將故障部位定位于中間接觸器KA，PLC程序和參數(shù)，CNC的參數(shù)等。如果刀架不轉(zhuǎn)動，可以強制使得繼電器的觸點閉合，仔細(xì)觀察接觸器活動觸頭是否動作，如果接觸器活動觸頭動作，那么應(yīng)該檢查接觸器到刀架電機的接線、聯(lián)軸器、刀架電機等部位。也可以通過強制PLC位賦值，進(jìn)行繼電器是否故障的判斷縮小故障范圍。

三、結(jié)論

數(shù)控機床故障診斷與維修這項工作是比較復(fù)雜的，由于數(shù)控機床是高度集成的自動化設(shè)備，機床的故障種類繁多，大致可以分為編程（不正確引起的）故障、操作（不當(dāng)引起的）故障，機械故障和電氣故障。進(jìn)行數(shù)控機床故障診斷與維修關(guān)鍵就是故障定位，而雙動法（自動運行發(fā)現(xiàn)故障，手動操作定位故障，自動運行校驗機床是否正常）的應(yīng)用，可以大大減少分析故障原因的時間，提高工作效率，盡快進(jìn)行故障定位和維修。