康晉輝

摘 要：結(jié)合華中數(shù)控機(jī)床經(jīng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象：有報(bào)警故障、參數(shù)故障和無(wú)報(bào)警故障這三個(gè)方面，分別闡述故障的診斷和維修方法，每種方法都有相應(yīng)的實(shí)例，說(shuō)明這些方法的實(shí)用性和有效性。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；數(shù)控系統(tǒng)；診斷

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.12.002

傳統(tǒng)的機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)精密加工難度很大，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與推廣是機(jī)械加工行業(yè)的一次大革命，在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也使我們看到了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展前景，數(shù)控技術(shù)最終要通過(guò)數(shù)控機(jī)床來(lái)完成，眾所周知：數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、電氣、液壓、氣壓、光柵于一體的產(chǎn)品。這使得我們深深的感到數(shù)控機(jī)床維修工作難度很大。本文將從數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障：有報(bào)警故障、參數(shù)故障和無(wú)報(bào)警故障來(lái)闡述數(shù)控機(jī)床這三種常見(jiàn)故障的診斷和維修方法。

1 有報(bào)警故障的維修方法

數(shù)控機(jī)床對(duì)有系統(tǒng)報(bào)警故障的維修和保養(yǎng)來(lái)說(shuō)方便之極，機(jī)床上的主軸系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，數(shù)控裝置等，包括機(jī)械上的問(wèn)題都會(huì)有報(bào)警信號(hào)，我們可以根據(jù)機(jī)床廠家提供的機(jī)床說(shuō)明書(shū)和系統(tǒng)診斷說(shuō)明書(shū)中的報(bào)警提示，以及各種報(bào)警指示燈來(lái)排查故障，直至找出故障點(diǎn)，恢復(fù)機(jī)床運(yùn)行。

1.1 利用系統(tǒng)故障報(bào)警信息排查故障

每一臺(tái)數(shù)控銑床系統(tǒng)都有自診斷能力，當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，在顯示器上顯示有報(bào)警信息，有時(shí)在相應(yīng)裝置上會(huì)顯示報(bào)警指示，這時(shí)，只要根據(jù)機(jī)床操作手冊(cè)對(duì)這些報(bào)警信息進(jìn)行分析，就可以排查出數(shù)控銑床的故障點(diǎn)。

例如，國(guó)產(chǎn)華中數(shù)控銑床，維修者第一步要認(rèn)真向機(jī)床操作人員了解產(chǎn)生故障前的操作，錯(cuò)誤的操作可以引起機(jī)床的報(bào)警。比如機(jī)床工作時(shí)，由于誤操作，沒(méi)有進(jìn)行一開(kāi)機(jī)床就回零，在操作過(guò)程中，顯示器上會(huì)出現(xiàn)禁止軸移動(dòng)，工作燈處于紅色等報(bào)警信息，此時(shí)，銑床處于不可操作狀態(tài)，點(diǎn)擊故障診斷按鈕功能鍵F5，進(jìn)入故障顯示頁(yè)面，可以看到系統(tǒng)提示X正向超程，此時(shí)按住超程解除按鈕，同時(shí)在機(jī)床面板上選擇手動(dòng)方式或增量方式（手輪）向X軸負(fù)向移動(dòng)退出超程位置。在實(shí)際操作時(shí)根據(jù)操作者操作不同方向出現(xiàn)X、Y、Z軸的正向或負(fù)向超程，只需按住超程解除按鈕，同時(shí)用手動(dòng)方式或手輪方式向相反方向移動(dòng)即可退出超程位置。

由于數(shù)控機(jī)床集合了計(jì)算機(jī)在操作華中數(shù)控銑床的時(shí)候，出現(xiàn)急停，打開(kāi)故障診斷按鈕，發(fā)現(xiàn)界面顯示為41h 跟蹤誤差過(guò)大，此時(shí)查找數(shù)控銑床診斷說(shuō)明書(shū)發(fā)現(xiàn)原因?yàn)椋孩贆z查機(jī)械負(fù)載是否合理；②檢查伺服驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力電源是否正常；③檢查抱閘電機(jī)的抱閘情況；④檢查坐標(biāo)軸參數(shù)中的最高快移速度是否超出了電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；⑤檢查伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置；⑥檢查電機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)是否正確；⑦檢查伺服檢測(cè)反饋電子齒輪比參數(shù)。說(shuō)明書(shū)提出了七個(gè)問(wèn)題，一個(gè)一個(gè)原因的查找，②④⑤⑥⑦由于機(jī)床已經(jīng)穩(wěn)定工作一段時(shí)間，這些原因可以排除，剩下了原因①和③，原因③的產(chǎn)生是由于長(zhǎng)時(shí)間工作造成抱閘電機(jī)過(guò)熱進(jìn)行抱閘，此原因一旦排除，剩下原因①時(shí)，此時(shí)機(jī)床關(guān)閉5 min后，重新啟動(dòng)，回零，調(diào)節(jié)程序中加工參數(shù)，比如減少加工時(shí)的加工深度，使機(jī)床加工負(fù)載減小，報(bào)警消失，故障排除，在實(shí)際加工時(shí)根據(jù)不同的情況進(jìn)行以上7個(gè)原因的分析。

1.2 根據(jù)數(shù)控機(jī)床PLC梯形圖排查故障

數(shù)控機(jī)床上運(yùn)用了PLC技術(shù)，數(shù)控機(jī)床的一些電路故障都可以通過(guò)分析PLC的梯形圖對(duì)故障進(jìn)行診斷。

例如：華中數(shù)控銑床產(chǎn)生28號(hào)、29號(hào)報(bào)警。查找機(jī)床廠家提供的說(shuō)明書(shū)中的電器線路圖，再查看報(bào)警說(shuō)明書(shū)，知道產(chǎn)生此報(bào)警的原因是輸入信號(hào)X1.5始終高電平，從而發(fā)現(xiàn)是數(shù)控機(jī)床的潤(rùn)滑油路報(bào)警。順著這一線索，查看機(jī)床的PLC程序，PLC內(nèi)部程序無(wú)法給出輸出信號(hào)Y2.1，沒(méi)有Y2.1的輸出信號(hào)，則繼電器KA5不吸合，無(wú)法正常工作。為了解決這一故障，進(jìn)一步查出X1.5輸入信號(hào)來(lái)源于一個(gè)測(cè)油位浮子給出的電磁感應(yīng)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)的油浮子損壞，更換元件即刻故障排除。

從以上分析可以看出，故障維修的關(guān)鍵是診斷，要想盡快找出故障點(diǎn)，就在于充分調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)，和操作者對(duì)于機(jī)床線路的熟悉程度，在梯形圖查找時(shí)完全可以采用倒查順推的方法，先看現(xiàn)象，再通過(guò)機(jī)床PLC原理圖進(jìn)行查找。

2 數(shù)控銑床參數(shù)故障的分析與處理

數(shù)控各系統(tǒng)正常工作不可或缺各種參數(shù)，比如公制和英制不需要換算只需在相應(yīng)的參數(shù)中調(diào)整即可，還有機(jī)床的工作速度等，這些參數(shù)影響著數(shù)控機(jī)床的工作，缺少任何一個(gè)參數(shù)或?qū)τ趨?shù)進(jìn)行錯(cuò)誤的輸入，都會(huì)使數(shù)控機(jī)床陷入癱瘓狀態(tài)。參數(shù)故障是數(shù)控銑床常見(jiàn)故障之一，如果沒(méi)有正確有效的參數(shù)備份，診斷和維修的難度較大。

2.1 參數(shù)丟失的原因

數(shù)控系統(tǒng)后備電池失效；參數(shù)存儲(chǔ)器故障或元件老化；機(jī)床長(zhǎng)期閑置不用，沒(méi)有定期對(duì)機(jī)床充電；受到外部干擾，使參數(shù)丟失發(fā)生混亂；操作者誤操作。

2.2 參數(shù)恢復(fù)的方法

當(dāng)數(shù)控機(jī)床的參數(shù)發(fā)生改變和丟失時(shí)有兩種方法進(jìn)行參數(shù)恢復(fù)。（1）根據(jù)故障現(xiàn)象和參數(shù)說(shuō)明，找到排除故障的相應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置。由于數(shù)控機(jī)床涉及傳動(dòng)、計(jì)算機(jī)、氣壓、液壓等很多參數(shù)，翻看數(shù)控機(jī)床參數(shù)頁(yè)，查找耗時(shí)費(fèi)力，這種方法維修人員基本不用。（2）常用的使用方法是用計(jì)算機(jī)、NC卡、U盤(pán)等存儲(chǔ)介質(zhì)把數(shù)控機(jī)床的參數(shù)備份到其中，在需要的時(shí)候?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行參數(shù)恢復(fù)。這種方法簡(jiǎn)單易行，效率高，可靠性好，是進(jìn)行參數(shù)恢復(fù)的主要手段。（3）華中數(shù)控銑床的系統(tǒng)參數(shù)備份與恢復(fù)，無(wú)論是華中數(shù)控機(jī)床還是其他的數(shù)控機(jī)床，可以選擇機(jī)床備份、U盤(pán)備份、NC卡備份多種數(shù)據(jù)備份形式，數(shù)據(jù)的恢復(fù)基本一樣，在機(jī)床購(gòu)置買(mǎi)回時(shí)正常使用的時(shí)候，就備份好參數(shù)，以備不時(shí)只需。

對(duì)于華中數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)首先在系統(tǒng)功能軟件盤(pán)上找到擴(kuò)展菜單→參數(shù)→輸入口令→輸入HIG回車(chē)（華中數(shù)控系統(tǒng)默認(rèn)），進(jìn)入?yún)?shù)菜單欄后，有備份選項(xiàng)。首先要對(duì)原先的參數(shù)進(jìn)行備份，按F7鍵。系統(tǒng)提示是否備份到當(dāng)前參數(shù)路徑，根據(jù)需要，選擇相應(yīng)的路徑，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給一個(gè)擴(kuò)展名為BAP的文件，備份好后，只要參數(shù)故障發(fā)生我們進(jìn)入和備份相同的路徑，選用裝入?yún)?shù)，系統(tǒng)即可恢復(fù)。endprint

3 無(wú)報(bào)警故障的分析與處理

引起數(shù)控銑床產(chǎn)生無(wú)報(bào)警故障的原因很多，需要綜合考慮機(jī)床的機(jī)械、電氣等多方面的原因，常見(jiàn)無(wú)報(bào)警信號(hào)的原因大致有以下三種。

3.1 機(jī)床不受控制

（1）刀位轉(zhuǎn)換失控。一定是數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有得到相應(yīng)的刀具的應(yīng)答信號(hào)，原因一般是信號(hào)線斷開(kāi)，或者換刀系統(tǒng)的霍爾元件損壞，還有就是其中的小磁鐵破碎。

（2）機(jī)床主軸失控。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)力且聲音異常，可能是控制器失控，也不能排除機(jī)械變速器或電機(jī)上的原因，由于拆卸機(jī)械部分工作量較大，所以先進(jìn)行電氣部分檢查，先檢查控制器預(yù)設(shè)開(kāi)關(guān)參數(shù)，再進(jìn)一步檢查控制板，若無(wú)異常就將電機(jī)與機(jī)床脫離，檢查異常聲響，將電機(jī)拆卸看軸承是否損壞，編碼器光盤(pán)是否劃破。

（3）傳動(dòng)系統(tǒng)失控。數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)失控問(wèn)題最為常見(jiàn)，需要維修人員耐心排除解決，表現(xiàn)為機(jī)床坐標(biāo)和數(shù)控系統(tǒng)移動(dòng)的數(shù)值不一致，原因是傳動(dòng)系統(tǒng)的光柵尺、編碼器及它們的連接電纜故障，或機(jī)械系統(tǒng)的連接松動(dòng)。

通過(guò)數(shù)控機(jī)床廠家提供的機(jī)床說(shuō)明書(shū)，根據(jù)現(xiàn)象找原因，逐一排查。

3.2 機(jī)床振動(dòng)

產(chǎn)生的原因負(fù)載量較大，導(dǎo)致伺服電機(jī)默認(rèn)的速度環(huán)參數(shù)不合理，對(duì)于華中數(shù)控銑床來(lái)說(shuō)排除方法在伺服電機(jī)默認(rèn)的數(shù)值PA5為伺服電機(jī)速度比例增益，默認(rèn)值為150，一般情況下，負(fù)載量越大設(shè)定值越大，調(diào)整此數(shù)值，同時(shí)調(diào)整PA7為轉(zhuǎn)矩濾波器，作用為抑制電動(dòng)機(jī)振動(dòng)參數(shù)，此數(shù)值默認(rèn)為100，PA9和PA8作用相同，調(diào)整此三個(gè)參數(shù)統(tǒng)一改變，根據(jù)伺服電機(jī)說(shuō)明書(shū)調(diào)整，一般向上增加50個(gè)單位，注意看系統(tǒng)是否振動(dòng)，如不振動(dòng)，還可以增大此參數(shù)。

3.3 機(jī)床加工尺寸不正確的故障分析

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床發(fā)生加工尺寸偏差不準(zhǔn)這種現(xiàn)象也會(huì)引起機(jī)床的無(wú)報(bào)警，畢竟機(jī)床工作了，作為自動(dòng)設(shè)備，任務(wù)此時(shí)工作正常，但給我們的生產(chǎn)帶來(lái)很大麻煩，常見(jiàn)原因如下。

（1）數(shù)控車(chē)床上伺服電機(jī)軸與絲杠之間的連接松動(dòng)，致使絲杠與電機(jī)不同步，出現(xiàn)尺寸誤差。檢測(cè)時(shí)在伺服電機(jī)與絲杠的聯(lián)軸節(jié)上作好記號(hào)，用較快倍率來(lái)回移動(dòng)工作臺(tái)（或刀架），由于工作臺(tái)（或轉(zhuǎn)塔）的慣性作用，將使聯(lián)軸節(jié)的兩端出現(xiàn)明顯相對(duì)移動(dòng)。此類故障通常表現(xiàn)為加工尺寸只有一個(gè)方向變動(dòng)，只需將聯(lián)軸節(jié)螺釘均勻緊固即可排除。

（2）滾珠絲杠與螺母之間潤(rùn)滑不良，使工作臺(tái)或刀架運(yùn)動(dòng)阻力增加，無(wú)法完全準(zhǔn)確執(zhí)行移動(dòng)指令。此類故障通常表現(xiàn)為零件尺寸在幾絲范圍內(nèi)無(wú)規(guī)則變動(dòng)，只需將潤(rùn)滑改善即可排除故障。

（3）滾動(dòng)軸承磨損或調(diào)整不當(dāng)，造成運(yùn)動(dòng)阻力過(guò)大。該故障現(xiàn)象也通常表現(xiàn)為尺寸在幾絲范圍內(nèi)無(wú)規(guī)則變動(dòng)。檢查時(shí)可通過(guò)DGN800-804的位置偏差量進(jìn)行，方法同上。此類故障只需將磨損軸承更換并認(rèn)真調(diào)整，故障即可排除。

（4）伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的光柵檢查裝置出現(xiàn)了問(wèn)題，光柵尺檢查機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的移動(dòng)，上有碼盤(pán)對(duì)檢測(cè)結(jié)果，碼盤(pán)長(zhǎng)時(shí)間使用讀數(shù)不準(zhǔn)，更換即可。

引起數(shù)控機(jī)床加工尺寸偏差的原因是多方面的，實(shí)際中先對(duì)機(jī)床進(jìn)行傳遞傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械精度的檢測(cè)，如果測(cè)量值超差，則拆下進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)（設(shè)定為旋轉(zhuǎn)軸），對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)定位精度檢測(cè)，判別是否是電氣方面和系統(tǒng)參數(shù)因素引起的精度下降。電氣和系統(tǒng)參數(shù)方面正常后，檢修進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)械方面故障。如果進(jìn)給系統(tǒng)精度正常，則檢查機(jī)床輔助裝置控制方面因素。

4 結(jié)論

數(shù)控機(jī)床種類很多，故障現(xiàn)象也比較復(fù)雜，總之大致可以將數(shù)控機(jī)床故障分為有報(bào)警故障、參數(shù)故障和無(wú)報(bào)警故障三個(gè)方面，在機(jī)床的使用過(guò)程中我們要重視保養(yǎng)，重視技術(shù)資料的保存，摸清數(shù)控機(jī)床各個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系，以便分析判斷是哪種故障，提高對(duì)機(jī)床故障的辨識(shí)能力，維修能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭繼麗，邢麗娟.數(shù)控機(jī)床的故障診斷與排除[J].設(shè)備管理與維修，2009（1）：20.endprint