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        數(shù)控系統(tǒng)故障診斷實訓(xùn)教學(xué)指導(dǎo)方法“三步曲”

        2022-12-31 09:22:30姜愛國
        科教導(dǎo)刊·電子版 2022年25期
        關(guān)鍵詞:三步曲數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床

        姜愛國

        (江蘇省聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫交通分院,江蘇 無錫 214000)

        0 引言

        在數(shù)控機床的實訓(xùn)教學(xué)活動中,引入大國工匠的典型案例,激發(fā)學(xué)生的求知熱情,除了教會學(xué)生正確操作機床以外,還要將在實際工作中可能碰到的系統(tǒng)方面存在的故障,通過仿真教學(xué)軟件模擬,現(xiàn)場演示,人為設(shè)置數(shù)控系統(tǒng)的一般故障,再結(jié)合生產(chǎn)實際與典型故障實例,引導(dǎo)學(xué)生循序漸進地掌握數(shù)控系統(tǒng)基本的故障的診斷方法,提高學(xué)生的認知興趣,使他們成為“演奏能手”,認真完成故障診斷的“三步曲”。

        1 一步曲之數(shù)控系統(tǒng)故障

        判斷時要求數(shù)控維修技術(shù)人員思維敏捷工作經(jīng)驗豐富,熟悉數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)原理,掌握數(shù)控系統(tǒng)各模塊之間的聯(lián)系,具有伺服系統(tǒng)、機電、計算機和傳感器和關(guān)聯(lián)節(jié)點的專業(yè)知識。查找數(shù)控系統(tǒng)故障如中醫(yī)診斷病情一樣,通過望、聞、問、切,內(nèi)外因相結(jié)合,利用我們的感官注意發(fā)生故障時(或故障發(fā)生后)的各種外部現(xiàn)象并判斷故障的可能部位。在發(fā)現(xiàn)故障的現(xiàn)場,通過觀察故障時哪兒有異響,哪里有打火發(fā)光,氣味異常,溫度驟然升高,運動部件的動作不同步、振動失常情況等,就能大致判斷出故障;還能結(jié)合各種電氣控元件的表面情況,從而進一步縮小檢查范圍。再者,檢查系統(tǒng)各種連接電纜有否松脫,斷開、接觸不良也是處理數(shù)控系統(tǒng)故障時首先需要想到的。

        1.1 數(shù)控系統(tǒng)故障分析

        1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)組成

        計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC)是以計算機為核心的數(shù)控裝置,CNC裝置是計算機數(shù)控系統(tǒng)的核心,它包括微處理器(CPU)、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路以及與CNC系統(tǒng)其他部分聯(lián)系的接口及相應(yīng)的控制軟件。由于數(shù)控系統(tǒng)工作的連續(xù)性和復(fù)雜性,所以很容易產(chǎn)生相應(yīng)的故障。

        1.1.2 CPU板的故障診斷

        CPU板它是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心,其中包括了PLC、CNC的控制、處理線路。CPU板上主要安裝有處理器、插補器、RAM、EPROM、通信接口、總線等部件,系統(tǒng)軟件固化在EPROM中。

        當CPU板發(fā)生故障時,一般會有以下現(xiàn)象發(fā)生:

        (1)屏幕無任何顯示,系統(tǒng)無法啟動,CPU板上的報警指示紅燈亮;(2)系統(tǒng)不能通過自檢,屏幕有圖像顯示,但不能進入CNC正常界面;(3)屏幕有圖像顯示,能進入CNC界面,但不響應(yīng)鍵盤的任何按鍵;(4)通訊不能進行。

        維修方法:一般情況下當CPU板發(fā)生故障時,只能更換新的CPU備件板。

        1.2 伺服驅(qū)動系統(tǒng)方面

        (1)伺服驅(qū)動系統(tǒng)損壞。這種情況一般由于電網(wǎng)電壓波動太大,或由電壓沖擊造成。還一些是由于特殊原因造成的損壞,由于雷擊變電站,并竄入電網(wǎng)而造成多臺機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)損壞。

        (2)無控制指令電機仍高速運轉(zhuǎn)。這種故障的原因是伺服驅(qū)動系統(tǒng)速度環(huán)開環(huán)或正反饋。

        (3)正常走刀時出現(xiàn)聯(lián)動軸不同步,工作臺絲杠轉(zhuǎn)動異常,已加工表面異常,走圓弧插補軸換向出現(xiàn)凸臺,電機低速爬行,應(yīng)該首先檢查硬件有無損壞,連接部分的調(diào)節(jié)有沒有到位,應(yīng)逐一檢查調(diào)整使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

        (4)保險絲熔斷,或電機過熱燒壞伺服驅(qū)動系統(tǒng)。建議更換熔絲或者電機等[1]。

        2 二步曲之系統(tǒng)硬件故障

        數(shù)控系統(tǒng)品種很多,各型系統(tǒng)復(fù)雜程度參差不齊,功能各異,結(jié)構(gòu)樣式也有差異。那么對于這樣復(fù)雜、綜合的系統(tǒng),故障的診斷是存在一定的方法和規(guī)律的。這是指導(dǎo)學(xué)生實訓(xùn)的關(guān)鍵,以下奏響故障診斷的第二步曲:

        2.1 數(shù)控系統(tǒng)的硬件故障

        出現(xiàn)硬件故障時會造成數(shù)控機床停機。對于這類故障的診斷,首先必須了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能,然后根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析,在有條件的情況下利用交換法準確定位故障點。通常情況下,一般只要求能夠根據(jù)模塊的功能結(jié)合故障現(xiàn)象,判斷、查找出發(fā)生故障的模塊,進行備件的替換。

        2.1.1 數(shù)控系統(tǒng)故障LED報警顯示

        數(shù)控機床控制系統(tǒng)多配有面板顯示器、指示燈。面板顯示器可把大部分被監(jiān)控的故障識別結(jié)果以報警的方式給出。數(shù)控裝置上的LED發(fā)光管,用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)和報警當CNC出現(xiàn)故障時,可以通過發(fā)光管的狀態(tài),判斷系統(tǒng)運行時的狀態(tài)和出現(xiàn)故障的范圍。

        2.1.2 有硬件故障時LED報警顯示

        系統(tǒng)狀態(tài)的LED(紅色報警LED)報警含義可以參見數(shù)控系統(tǒng)的說明書。

        2.1.3 顯示系統(tǒng)的故障診斷

        系統(tǒng)顯示控制主要由LCD、視頻板等部件組成。LCD的作用是將視頻信號轉(zhuǎn)換為圖像進行顯示;視頻板的作用是將字符及圖像點陣轉(zhuǎn)換為視頻信號進行輸出。

        LCD的故障診斷常見的一般有以下幾種情況:

        (1)屏幕無任何顯示,該故障可能是顯示模塊熔絲熔斷,應(yīng)更換熔絲。(2)屏幕無顯示,但仔細看,可看到有字符顯示,該故障可能是燈管損壞,應(yīng)更換燈管。(3)屏幕出現(xiàn)部分內(nèi)容不能顯示,通常是顯示屏線斷線或接觸不良,應(yīng)檢查或更換屏線。

        2.2 存儲器板的故障診斷

        存儲器板發(fā)生故障時,一般有以下幾種現(xiàn)象:(1)系統(tǒng)死機,無法啟動。(2)存儲器上的軟件與CPU板上系統(tǒng)軟件不匹配,導(dǎo)致系統(tǒng)死機或報警。存儲器板發(fā)生故障時,若通過更換軟件仍然不能排除故障,一般應(yīng)更換一塊新的備件板[2]。

        3 三步曲之系統(tǒng)軟件故障

        3.1 數(shù)控系統(tǒng)常見軟件故障

        數(shù)控系統(tǒng)中的軟件大多數(shù)都是嵌入式軟件,與硬件有著緊密關(guān)系并且運行在特定的硬件環(huán)境中。據(jù)統(tǒng)計,嵌入式系統(tǒng)的運行失效中有75%是由其中的軟件失效所引起的。事實上軟件失效所導(dǎo)致的系統(tǒng)故障已經(jīng)成為數(shù)控設(shè)備故障診斷中一個不容忽視的問題:

        (1)軟件失效多數(shù)是由程序代碼中的固有錯誤所導(dǎo)致的,因數(shù)控機床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當,或者因意外使參數(shù)發(fā)生變化或混亂,這類故障只要調(diào)整好參數(shù),就會自然消失。

        (2)由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài),這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復(fù)系統(tǒng)的使用。

        (3)對于嵌入式軟件來說,軟硬件之間的接口錯誤也是導(dǎo)致軟件故障的一個重要因素。

        3.2 軟件故障排除方法

        3.2.1 系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)的保護

        PLC用戶程序、報警文本、NC與PC機床數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)是機床制造廠編制并經(jīng)過調(diào)整、優(yōu)化得到的數(shù)據(jù),它是數(shù)控機床的關(guān)鍵,而且存儲于用電池供電的RAM存儲器子模塊中,因此清除和修改都很容易。一旦這些內(nèi)容被改寫或丟失,整臺機床就不能正常工作,因此,應(yīng)采取以下措施保護這些軟件和數(shù)據(jù)。

        (1)將系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)通過PCIN軟件進行備份,存儲于磁盤(或光盤)中,最好能打印成文字的形式,以便進行校對與手動輸人。

        (2)系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)可以通過操作清除和修改,這樣雖然給機床調(diào)整帶來了方便,但如果管理不善,也會造成人為的故障。特別是初始化操作,極有可能刪除系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù),因此,應(yīng)通過設(shè)置密碼與制定相應(yīng)的制度,防止誤操作。此外,修改機床數(shù)據(jù)、進行初始化調(diào)整工作,最好通過維修人員進行以防止人為故障。

        (3)系統(tǒng)有多種規(guī)格,各種規(guī)格的軟件自成體系。不同版本的軟件對啟動芯片有特定的要求,軟件不能混合使用,否則系統(tǒng)將不能正常啟動。此外,不同版本的軟件對機床數(shù)據(jù)的定義、調(diào)整方法,甚至工作狀態(tài)和顯示界面的配置也有差異。維修人員處理故障時,應(yīng)針對不同的軟件版本,進行相應(yīng)處理。

        3.2.2 參數(shù)調(diào)整

        指導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生對系統(tǒng)參數(shù)的再認識能力。在設(shè)計和制造數(shù)控系統(tǒng)時,雖已考慮到系統(tǒng)的可靠性問題,但不可能排除外界的一切干擾;同時,人為誤操作使得系統(tǒng)參數(shù)變更也是可能的。所以,在診斷故障過程中,如果嘗試上述幾項方法后,問題仍不能解決,就應(yīng)該核對數(shù)控系統(tǒng)對應(yīng)參數(shù),如果是參數(shù)變更引起的,這類故障便是我們的常說的“軟”故障,查到了癥結(jié)所在,所有的問題才能迎刃而解。

        4 結(jié)語

        以上的實訓(xùn)指導(dǎo)過程中的“三步曲”,各有特點及適用范圍。對于較為復(fù)雜的故障,需要將“三步曲”同時演奏,正確判斷出故障起因和故障的具體部位,使學(xué)生不但知其然,而且知其所以然,才能產(chǎn)生較好的實訓(xùn)教學(xué)效果,從而不斷提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的實際能力。

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