張杰

摘要：介紹數(shù)控設(shè)備管理的基本條件、數(shù)控設(shè)備故障的診斷原則和方法以及維修中的注意事項。

關(guān)鍵詞：數(shù)控設(shè)備；診斷；維修

一、前言

數(shù)控設(shè)備維修技術(shù)人員已經(jīng)被國家列為我國21世紀最緊缺的人才之一。在各種數(shù)控設(shè)備廣泛應(yīng)用的今天，每個生產(chǎn)企業(yè)都迫切需要既掌握了電氣技術(shù)基礎(chǔ)理論又有一定的機械基礎(chǔ)，熟悉數(shù)控設(shè)備性能和構(gòu)造，懂診斷，會維修，善管理的機電復(fù)合性高級技術(shù)應(yīng)用人才，以降低數(shù)控設(shè)備的故障發(fā)生率，使企業(yè)降低維修費用，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，從而為企業(yè)創(chuàng)造出更大的效益。數(shù)控設(shè)備包括自動化控制系統(tǒng)、機械位移控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等，它是一種較為復(fù)雜的機電一體化設(shè)備。我們以在日常工作中的數(shù)控設(shè)備維修經(jīng)歷來分析和總結(jié)維修數(shù)控設(shè)備的一些經(jīng)驗和方法，以便在今后的工作中能夠事半功倍。

二、數(shù)控設(shè)備管理的基本條件

十所數(shù)控設(shè)備的身價從幾十萬元到上百萬元，都是關(guān)鍵產(chǎn)品關(guān)鍵工序的關(guān)鍵設(shè)備，一旦故障停機，其影響和損失往往很大。所以，我們不僅要看重其效能，而且要合理地使用，因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。

1.人員條件 數(shù)控設(shè)備電氣維修工作的快速性、優(yōu)質(zhì)性關(guān)鍵取決于電氣維修人員的素質(zhì)條件。

（1）首先是有高度的責任心和良好的職業(yè)道德。

（2）知識面要廣，要學(xué)習并掌握有關(guān)數(shù)控設(shè)備電氣控制的各學(xué)科知識。

（3）應(yīng)經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)。包括數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)理論的培訓(xùn)和針對具體數(shù)控設(shè)備的技術(shù)培訓(xùn)。

（4）勇于實踐。要積極投入數(shù)控設(shè)備的維修與操作的工作中去，在不斷的實踐中提高分析能力和動手能力。

（5）掌握科學(xué)的方法。要做好維修工作光有熱情是不夠的，還必須在長期的學(xué)習和實踐中總結(jié)提高，從中提煉出分析問題、解決問題的科學(xué)方法。

（6）學(xué)習并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具。

（7）掌握一門外語，特別是英語，應(yīng)做到能看懂技術(shù)資料。

2.物質(zhì)條件

（1）準備好通用的和某臺數(shù)控設(shè)備專用的電氣備件。

（2）非必要的常備電器元件應(yīng)做到采購渠道快速暢通。

（3）必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件。

（4）每臺數(shù)控設(shè)備完整的技術(shù)圖樣和資料，以及其使用、維修技術(shù)的檔案材料。

三、數(shù)控設(shè)備故障的診斷及維修

1、數(shù)控機床在故障診斷時應(yīng)掌握以下原則：

1.1 先外部后內(nèi)部

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。由于數(shù)控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，其故障的發(fā)生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度、降低性能。系統(tǒng)外部的故障主要是由于檢測開關(guān)、液壓元件、氣動元件、電氣執(zhí)行元件、機械裝置等出現(xiàn)問題而引起的。

1.2 先機械后電氣

一般來說，機械故障較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大。在故障檢修之前，首先注意排除機械性的故障。

1.3 先靜態(tài)后動態(tài)

先在機床斷電的靜止狀態(tài)，通過了解、觀察、測試、分析，確認通電后不會造成故障擴大、發(fā)生事故后，給機床通電。在運行狀態(tài)下，進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，查找故障。

1.4 先簡單后復(fù)雜

當出現(xiàn)多種故障互相交織，一時無從下手時，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得容易。

2、數(shù)控機床的常見故障診斷方法

由于數(shù)控機床故障比較復(fù)雜，同時數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對系統(tǒng)的所有部件進行測試，往往是一個報警號指示出眾多的故障原因，使人難以入手。下面介紹我們在生產(chǎn)實踐中常用的診斷故障方法。

2.1直觀檢查法

直觀檢查法是我們根據(jù)對故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，確定故障范圍，可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊電路板上，然后再進行排除。一般包括：

a.詢問：向設(shè)備操作人員仔細詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果等，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。

b.目視：總體查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)，各電控裝置有無報警指示，局部查看有無保險燒斷，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等；

c.觸摸：在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導(dǎo)線的聯(lián)接狀況以及用手摸并輕搖元器件，尤其是大體積的阻容、半導(dǎo)體器件有無松動之感，以此可檢查出一些斷腳、虛焊、接觸不良等故障；

d.通電：是指為了檢查有無冒煙、打火，有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。如果存在破壞性故障，必須排除后方可通電。

例：杭州可靠儀器廠的集成高溫老化系統(tǒng)在運行過程中，顯示屏突然出現(xiàn)顯示亂碼故障，設(shè)備嘯叫報警，該區(qū)電壓為零。停機后再開，設(shè)備一切正常。觀察發(fā)現(xiàn)，設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，操作人員在插拔元器件板時設(shè)備發(fā)生振動時故障就可能發(fā)生。初步判斷是元件接觸不良。當檢查該區(qū)控制板時，顯示屏顯示突然顯示亂碼。故判斷該控制板松動，重新拔插緊固后，故障消除。

2.2 初始化復(fù)位法

一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障。若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、撥插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行硬件診斷。

例：銀川數(shù)控車床當按下自動運行鍵，微機拒不執(zhí)行加工程序，也不顯示故障自檢提示，但顯示屏幕處于工作狀態(tài)，而且編輯功能正常，檢查用戶程序、各種參數(shù)完全正確。此時首先采用初始化復(fù)位法使系統(tǒng)清零復(fù)位（一般要用特殊組合健Ctrl+N或密碼sunrise），設(shè)備恢復(fù)正常。

2.3 自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強的自診斷功能，并能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)。利用自診斷功能，能顯示出系統(tǒng)與主機之間的接口信息的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機械部分還是數(shù)控部分，并顯示出故障的大體部位。

a.硬件報警指示：數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)的各電氣裝置上有各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法；

b.軟件報警指示：系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及排除方法。

2.4 功能程序測試法

功能程序測試法是將數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T功能用編程法編成一個功能試驗程序，并存儲在相應(yīng)的介質(zhì)上，在故障診斷時運行這個程序，可快速判定故障發(fā)生的可能起因。

功能程序測試法常應(yīng)用于以下場合：

a.機床加工造成廢品而一時無法確定是編程操作不當、還是數(shù)控系統(tǒng)故障引起；

b.數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好；

c.閑置時間較長的數(shù)控機床在投入使用前或?qū)?shù)控機床進行定期檢修時。

例：漢川數(shù)控電火花切割機在批量加工過程中，回零點出現(xiàn)0.01cm誤差。由于無任何明顯故障點，我們采用功能程序測試法，讓設(shè)備運行一個功能試驗程序，最終發(fā)現(xiàn)Y軸步進電機驅(qū)動板有故障，維修該驅(qū)動板，設(shè)備恢復(fù)正常。

2.5 備件替換法

用好的備件替換診斷出壞的線路板，即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級，并做相應(yīng)的初始化起動，使機床迅速投入正常運轉(zhuǎn)。對于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來越多的情況采用這種方法進行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作。盡最大可能縮短故障停機時間，使用這種方法在操作時注意一定要在停電狀態(tài)下進行，還要仔細檢查線路板的版本、型號、各種標記、跨接是否相同，若不一致則不能更換。拆線時應(yīng)做好標志和記錄。一般不要輕易更換CPU板、存儲器板及電地，否則有可能造成程序和機床參數(shù)的丟失，使故障擴大。

例：西門子SINUMERIK SYSTEM 2100A系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，在通電開機，出現(xiàn)機床未準備好報警，通過直觀檢查法和初始化復(fù)位法都無法檢查出設(shè)備故障點，我們估計是設(shè)備驅(qū)動部分出現(xiàn)故障。由于該部分價值很高，不能輕易購買元件，所以將完好設(shè)備上的相應(yīng)器件對有疑部分進行替換，確定了故障點。

2.6 參數(shù)檢查法

系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。發(fā)生故障時應(yīng)及時核對系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)一般存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保在CMOS RAM中，一旦電池電量不足或由于外界的干擾等因素，使個別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機床無法正常工作。此時，可通過核對、修正參數(shù)，將故障排除。

2.7原理分析法

根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點的邏輯電平和特性參數(shù)，如電壓值和波形，使用儀器儀表進行測量、分析、比較，從而確定故障部位。例如：烏克蘭電子束焊機，由于該設(shè)備是較為復(fù)雜的進口機電一體化設(shè)備，國內(nèi)無任何技術(shù)支持，所以在出現(xiàn)故障時就只能翻閱圖紙采用原理分析法，解決故障。

3、維修中應(yīng)注意的事項

（1）從整機上取出某塊線路板時，應(yīng)注意記錄其相應(yīng)的位置、連接的電纜號和線號。

（2）電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠離維修線路板。

（3）測量線路間的阻值時，應(yīng)斷電源。測阻值時應(yīng)紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。

（4）不應(yīng)隨意拆換元器件，在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺哪一個元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率高，拆下的元件人為損壞率也較高。

（5）拆卸元件時應(yīng)使用吸錫器，切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤。

（6）查清線路板的電源配置及種類，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當絕緣，操作時應(yīng)特別注意。

4.設(shè)備維修后的總結(jié)工作

詳細記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過程中出現(xiàn)的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關(guān)電路圖、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件，其間錯誤分析和排故方法也應(yīng)記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細書寫，特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)認真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要。從維修過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識，制定學(xué)習計劃，盡快補課。這樣可以迅速提高維修者的理論水平和維修能力，提高重復(fù)性故障的維修速度，利于分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進操作規(guī)程，提高機床壽命和利用率。

四、后記

隨著數(shù)控設(shè)備的不斷完善和日益發(fā)展，我們設(shè)備維護人員的工作難度越來越大，這是不可否認的事實，怎樣盡快適應(yīng)和掌握它，已經(jīng)成為我們認真探討并急需解決的課題。在通過平時無數(shù)次維修數(shù)控設(shè)備的工作經(jīng)歷，我們認識到數(shù)控設(shè)備的故障現(xiàn)象千變?nèi)f化，沒有特定的可以一勞永逸解決故障的方式方法，由此我們深感自己的工作難度之大、壓力之大，必須打起十二分的精神認真分析故障規(guī)律，不斷積累工作經(jīng)驗，還要有高度的責任心和不怕困難的精神，努力掌握數(shù)控技術(shù)，活到老學(xué)到老，多看、多問、多記、多思、多練，逐步提高自己的技術(shù)水平和維修能力，盡量在最短的時間內(nèi)查出故障點，用最短的維修周期調(diào)試完成。

參考文獻：

[1]數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場維修

[2]數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析及排除方法

[3]數(shù)控機床故障診斷及處理

[4]數(shù)控機床操作規(guī)程