覃羨烘+黃永程

摘 要：機床系統(tǒng)CNC單元頻頻發(fā)生故障，并且難以查找原因，使得生產(chǎn)效率大大降低，必須采取有效的解決措施，才能提高生產(chǎn)率。該文通過對CNC軟件系統(tǒng)機構(gòu)的介紹，并列出數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心CNC故障具體實例，分析了機床CNC單元故障形成的原因，總結(jié)了故障分析技巧及排除方法。

關(guān)鍵詞：CNC單元 軟件故障 故障分析

中圖分類號：TG659 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0035-03

由于現(xiàn)代數(shù)控應(yīng)用技術(shù)的提高，系統(tǒng)的可靠性越來越好，導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)本身故障越來越低。數(shù)控設(shè)備的故障可分為外部硬件損壞造成的硬件故障、系統(tǒng)內(nèi)部的管理軟件和控制軟件的軟件故障。外部硬件操作引起的故障是一種常見的數(shù)控維修故障，通常是由于檢測開關(guān)、液壓與氣動系統(tǒng)、電氣執(zhí)行機構(gòu)、機械裝置等的問題引起的，這些故障可以通過報警信息查找故障原因。軟件故障通常是由于操作不當(dāng)、發(fā)生故障時的調(diào)整過程不當(dāng)所引起的，這類故障多發(fā)生在設(shè)備使用調(diào)整時期或者是被使用前期。對一般的數(shù)控系統(tǒng)來說，軟件故障要比硬件故障的診斷與維修更有難度，因為有些軟件故障雖有報警信息顯示，但并不能反映故障的真實原因，這時就必須根據(jù)報警信息和故障現(xiàn)象來分析解決，找出故障并解除。CNC單元故障屬于系統(tǒng)軟件故障，它的故障與診斷維修就顯得有點困難。

1 典型CNC軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

CNC系統(tǒng)軟件由管理軟件和控制軟件組成，管理軟件包括輸入/輸出、I/O處理、顯示、診斷等；控制軟件包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補計算、位置控制等。數(shù)控系統(tǒng)由軟件裝置和硬件裝置相互配合，共同完成數(shù)控系統(tǒng)的具體功能。早期的CNC裝置，數(shù)控功能全部由硬件實現(xiàn)，而現(xiàn)在的數(shù)控功能則由軟件和硬件共同完成[1]。

目前數(shù)控系統(tǒng)的軟件一般由兩種結(jié)構(gòu)組成，即前后臺結(jié)構(gòu)和中斷型結(jié)構(gòu)。所謂前后臺型是指在一個常規(guī)采樣周期內(nèi)，花一些時間在前臺任務(wù)，后臺任務(wù)支出其余的時間，共同完成數(shù)控加工任務(wù)。中斷型結(jié)構(gòu)是指CNC系統(tǒng)軟件的各種功能子程序被安排在級別不同的中斷服務(wù)程序中，整個數(shù)控軟件是一個大的中斷系統(tǒng)，通過各級中斷程序之間的通信實現(xiàn)管理功能[2]。

一般機床軟件故障可能形成的原因如下。

（1）在調(diào)試用戶程序或修改參數(shù)時，操作符誤刪或更改軟件的內(nèi)容，錯誤操作導(dǎo)致失敗。

（2）RAM動力電池或電池短路或開路，如不良接觸會導(dǎo)致RAM不保持電壓，造成電力電池電壓不足，所以，導(dǎo)致軟件和系統(tǒng)參數(shù)的損失。

（3）功率波動或干擾脈沖干擾信號串進入數(shù)值控制系統(tǒng)總線，會導(dǎo)致由數(shù)字控制裝置引起運行停止或時間誤差。

（4）當(dāng)運行一個復(fù)雜的程序或執(zhí)行大量的計算時，有時會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰并導(dǎo)致軟件故障。

（5）當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行大量的計算，或者錯誤的操作是由于內(nèi)存不足或軟件溢出導(dǎo)致的，系統(tǒng)會導(dǎo)致死機。

（6）調(diào)試程序，修改參數(shù)不合理，或有大量錯誤操作，會導(dǎo)致軟件溢出。

2 CNC單元故障系統(tǒng)軟件故障分析與維修

CNC單元故障系統(tǒng)軟件故障分析與維修見表1所示。

3 CNC單元故障系統(tǒng)軟件故障分析技巧與維修實例

當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障需要維修時，最重要的第一步是發(fā)現(xiàn)問題。要本著先靜后動、先軟件后硬件、先外部后內(nèi)部、先機械后電氣、先公用后專用、先簡單后復(fù)雜、先一般后特殊的原則檢查故障[3]。分析清楚了故障現(xiàn)象，然后根據(jù)機床和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理，就可以很快地確診了問題所在，并將故障排除，使設(shè)備恢復(fù)正常使用。

3.1 數(shù)控車床CNC單元故障分析與維修實例

實例1：CW6163B數(shù)控車床開機冷卻泵不受系統(tǒng)控制，冷卻液無法噴出，報警燈亮。

維修過程及分析：經(jīng)檢查，出現(xiàn)該機床報警燈亮的原因有3點，即冷卻電機斷路器斷路、液壓馬達斷路、刀架信號混亂。檢查看到冷卻電機斷路器和液壓電機均正常，常閉端還在正常輸入24 V輸入電壓，刀架信號正常，刀具信號系統(tǒng)也檢測得到；檢查冷卻液噴出口無雜物堵塞再仔細檢查機器線路；檢測冷卻電機斷路器端口信號為x6.6，系統(tǒng)的PMC x6.6地址顯示為0，系統(tǒng)檢測認為是冷卻電機斷路，所以，輸出機床報警。又檢查了該機床的I/O擴展板，發(fā)現(xiàn)I/O板接線松了，把接線插緊，開機機床報警燈不再亮，冷卻水泵受機床控制，故障排除。

實例2：一臺采用FANUC 0-TD系統(tǒng)N-084型數(shù)控車床，在自動加工模式中工作臺突然停止工作。

維修過程及分析：首先看到CRT顯示52l報警號，這個報警號對應(yīng)為-Z軸負方向限位超程報警。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的-Z軸超程故障報警，分析得出故障原因應(yīng)該是x18限位開關(guān)換損壞了。維修過程是先將數(shù)控車床工作臺退出機床禁區(qū)，返回機床參考點，再按RESET復(fù)位鍵來解除報警，故用手輪（脈沖發(fā)生器）在手動模式下配合合適的進給倍率，將工作臺向+Z軸方向移動，即與工作臺方向報警的反方向移動，等工作臺退出超程禁區(qū)后，再按RESET復(fù)位鍵，這樣報警故障就會排除。但是在移動過程中發(fā)現(xiàn)工作臺沒法向+Z軸方向移動，可能電源脫開了，故按操作面板上的P鍵和CAN鍵同時接通電源（按RESET復(fù)位鍵及DELETE刪除鍵時不可接通電源），等工作臺退出超程禁區(qū)，返回參考點，再按RESET復(fù)位鍵及DELETE刪除鍵，重新試車加工，一切正常，故障排除。

3.2 數(shù)控銑床CNC單元故障分析與維修實例

實例1：一臺專用數(shù)控銑床，NC系統(tǒng)采用發(fā)那科的FANUC-0，在批量加工中NC系統(tǒng)顯示1024號報警“LIMIT SWITCH ”。

維修過程及分析：經(jīng)檢查，此報警為通道限位開關(guān)報警。警察程序的數(shù)值并沒有變化，CRT上顯示的X軸坐標(biāo)確定達到軟件極限，詳細分析，發(fā)現(xiàn)這種故障是軟件限位設(shè)置不當(dāng)造成的，具體原因是補償值輸入變大引起的，X軸行程已經(jīng)超出軟件設(shè)定的極限值，適當(dāng)調(diào)整軟件的限位設(shè)置，故障排除。

實例2：一臺廣州數(shù)控980TD，開機CNC出現(xiàn)故障，顯示“急停報警，ESP輸入開路”。

維修過程及分析：出現(xiàn)這種報警有4種情況：一是X軸絲桿里進異物卡死了；二是急停開關(guān)被按下了；三是限位開關(guān)失靈了；四是機床裝有行程開關(guān)，有硬限位超程情況存在。解決這4種故障的方法是：一是把X軸拆開，把里面的雜物清理干凈；二是把開關(guān)拔起來或者順時針方向轉(zhuǎn)動急停開關(guān)至其彈起，然后按復(fù)位鍵解除報警；三是換個限位開關(guān)裝上；四是按下廠家在系統(tǒng)面板上設(shè)置的“超程釋放”按鈕，按住此按鈕然后同時按一下復(fù)位鍵，超程釋放按鈕不要松，使用手動方式把托板往超程的相反方向移動，等到行程開關(guān)按鈕彈起，松開按鈕，報警即可解除。該機床檢查了前面3個原因發(fā)現(xiàn)都正常，檢查第四項時發(fā)現(xiàn)Y超程了，按照上面解決第4個故障的方法操作了一遍，故障解除。

3.3 加工中心CNC單元故障分析與維修實例

實例：一臺二手三菱700系列加工中心，運行程序時出現(xiàn)“M01 1026”報警。

維修過程及分析：“M01 1026”報警原因是主軸C軸控制中無法執(zhí)行其他功能指令，屬于程序參數(shù)錯誤。檢查在加工中是否對多面加工主軸發(fā)出了C軸模式指令？是否對同期攻絲主軸發(fā)出了C軸模式指令？是否對同期攻絲主軸發(fā)出了多面加工指令？主軸是否正在作為主軸或者C軸使用？解決方法是先取消C軸指令，發(fā)現(xiàn)報警還在，再取消多面加工指令，報警還沒有消除，最后通過關(guān)閉伺服取消C軸指令，報警消除。

4 結(jié)語

機床的CNC單元故障維修分析技巧關(guān)鍵在于了解第一手資料并發(fā)現(xiàn)問題，掌握如何及時變通檢修思路，多做筆記，善于思考，才能少走彎路，維修技術(shù)才能得以提高。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能有著本身局限性，所以，檢修故障時要靈活分析，不能完全依賴數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能與資料，資料也存在翻譯的錯誤，因此，檢修故障主要憑借日常檢修經(jīng)驗不斷積累、不斷總結(jié)，才能順利而快速的排除故障。

參考文獻

[1] 劉蔡保.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2] 余仲裕.數(shù)控機床維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3] 夏羅生.數(shù)控機床維修與維護[M].北京：航空工業(yè)出版社，2011.