数控机床维修技术Word格式.docx

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人员素养较差，缺乏数字测试分析手段，数域和数域与频域综合方面的测试分析技术等有待提高等等。

　　下面我们从现代数控系统的差不多构成入手，探讨数控系统的诊断与维修。

1　数控系统的构成与特点

　　目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。

这些结构特点来源于系统初始设计的差不多要求和工程设计的思路。

例如对点位操纵系统和连续轨迹操纵系统就有截然不同的要求。

关于T系统和M系统，同样也有专门大的区不，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。

关于不同的生产厂家来讲，基于历史进展因素以及各自因地而异的复杂因素的阻碍，在设计思想上也可能各有千秋。

例如，美国Dynapath系统采纳小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。

然而不管哪种系统，它们的差不多原理和构成是十分相似的。

一般整个数控系统由三大部分组成，即操纵系统，伺服系统和位置测量系统。

操纵系统按加工工件程序进行插补运算，发出操纵指令到伺服驱动系统；

伺服驱动系统将操纵指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；

测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到操纵系统，来修正操纵指令。

这三部分有机结合，组成完整的闭环操纵的数控系统。

　　操纵系统要紧由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序操纵器逻辑操纵单元以及数据输入/输出接口等组成。

最新一代的数控系统还包括一个通讯单元，它可完成CNC、PLC的内部数据通讯和外部高次网络的连接。

伺服驱动系统要紧包括伺服驱动装置和电机。

位置测量系统要紧是采纳长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。

　　数控系统的要紧特点是：

可靠性要求高：

因为一旦数控系统发生故障，即造成巨大经济损失；

有较高的环境适应能力，因为数控系统一般为工业操纵机，其工作环境为车间环境，要求它具有在震动，高温，潮湿以及各种工业干扰源的环境条件下工作的能力；

接口电路复杂，数控系统要与各种数控设备及外部设备相配套，要随时处理生产过程中的各种情况，适应设备的各种工艺要求，因而接口电路复杂，而且工作频繁。

2　现代数控系统维修工作的差不多条件2.1　维修工作人员的差不多条件

　　维修工作开展得好坏首先取决于人员条件。

维修工作人员必须具备以下要求：

（1）高度的责任心与良好的职业道德；

（2）知识面广，掌握计算机技术、模拟与数字电路基础、自动操纵与电机拖动、检测技术及机械加工工艺方面的基础知识与一定的外语水平；

　　（3）通过良好的技术培训，掌握有关数控、驱动及PLC的工作原理，明白得CNC编程和编程语言；

　　（4）熟悉结构，具有实验技能和较强的动手操作能力；

　　（5）掌握各种常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具。

2.2　在维修手段方面应具备的条件

（1）预备好常用备品、配件；

（2）随时能够得到微电子元器件的实际支援或供应；

　　（3）必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机。

最好有小型编程系统或编程器，用以支援设备调试；

　　（4）完整资料、手册、线路图、维修讲明书（包括CNC操作讲明书）以及接口、调整与诊断、驱动讲明书，PLC讲明书（包括PLC用户程序单），元器件表格等。

2.3　维修前的预备

　　接到用户的直接要求后，应尽可能直接与用户联系，以便尽快地猎取现场信息、现场情况及故障信息。

如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、用户现场有无备件等。

据此预先分析可能出现的故障缘故与部位，而后在动身到现场之前，预备好有关的技术资料与维修服务工具、仪器备件等，做到有备而去。

3　现场维修

　　现场维修是对数控机床出现的故障（要紧是数控部分）进行诊断，找出故障部位，以相应的正常备件更换，使机床恢复正常运行。

这过程的关键是诊断，即对系统或外围线路进行检测，确定有无故障，并对故障定位指出故障的确切位置。

从整机定位到插线板，在某些场合下甚至定位到元器件。

这是整个维修工作的要紧部分。

3.1　数控系统的故障诊断

（1）初步判不　通常在资料较全时，可通过资料分析推断故障所在，或采取接口信号法依照故障现象判不可能发生故障的部位，而后再按照故障与这一部位的具体特点，逐个部位检查，初步判不。

在实际应用中，可能用一种方法即可查到故障并排除，有时需要多种方法并用。

对各种判不故障点的方法的掌握程度要紧取决于对故障设备原理与结构掌握的深度。

（2）报警处理　①系统报警的处理：

数控系统发生故障时，一般在显示屏或操作面板上给出故障信号和相应的信息。

通常系统的操作手册或调整手册中都有详细的报警号，报警内容和处理方法。

由于系统的报警设置单一、齐全、严密、明确、维修人员可依照每一警报后面给出的信息与处理方法自行处理。

②机床报警和操作信息的处理：

机床制造厂依照机床的电气特点，应用PLC程序，将一些能反映机床接口电气操纵方面的故障或操作信息以特定的标志，通过显示器给出，并可通过特定键，看到更详尽的报警讲明。

这类报警能够依照机床厂提供的排除故障手册进行处理，也能够利用操作面板或编程器依照电路图和PLC程序，查出相应的信号状态，按逻辑关系找出故障点进行处理。

　　（3）无报警或无法报警的故障处理　当系统的PLC无法运行，系统已停机或系统没有报警但工作不正常时，需要依照故障发生前后的系统状态信息，运用已掌握的理论基础，进行分析，做出正确的推断。

下面阐述这种故障诊断和排除方法。

　　故障诊断方法

　　常规检查法

　　目测　目测故障板，认真检查有无保险丝烧断，元器件烧焦，烟熏，开裂现象，有无异物断路现象。

以此可推断板内有无过流，过压，短路等问题。

　　手摸　用手摸并轻摇元器件，尤其是阻容，半导体器件有无松动之感，以此可检查出一些断脚，虚焊等问题。

　　通电　首先用万用表检查各种电源之间有无断路，如无即可接入相应的电源，目测有无冒烟，打火等现象，手摸元器件有无异常发热，以此可发觉一些较为明显的故障，而缩小检修范围。

　　例如：

在哈尔滨某工厂排除故障时，机床的数控系统和PLC运行正常，但机床的液压系统无法启动，用编程器检查PLC程序运行正常，各所需信号状态均满足开机条件。

进一步检查中发觉，PLC信号状态与图纸和设备上的标记不一致，停机拔出电路板检查，发觉PLC两块输出板编址不对，与另两块位置搞错，经交换后，机床正常运转。

关于发生那个故障的机床所采纳的SIMATICS5—150K可编程操纵器，只要编址正确，不管将线路板的位置如何样排列，系统均能正常运转，但相应地执行元件和信号源必须正确地对应，一旦对应错误就会发生故障，甚至毁坏机床。

另外，依照用户提供的故障现象，结合自己的现场观看，运用系统工作原理亦可迅速做出正确推断。

仪器测量法　当系统发生故障后，采纳常规电工检测仪器，工具，按系统电路图及机床电路图对故障部分的电压，电源，脉冲信号等进行实测推断故障所在。

如电源的输入电压超限，引起电源监控可用电压表测网络电压，或用电压测试仪实时监控以排除其它缘故。

如发生位置操纵环故障可用示波器检查测量回路的信号状态，或用示波器观看其信号输出是否缺相，有无干扰。

例如，上海某厂在排除故障中，系统报警，位置环硬件故障，用示波器检查发觉有干扰信号，我们在电路中用接电容的方法将其滤掉使系统工作正常。

如出现系统无法回基准点的情况，可用示波器检查是否有零标记脉冲，若没有可考虑是测量系统损坏。

　　用可编程操纵器进行PLC中断状态分析：

可编程序操纵器发生故障时，其中断缘故以中断堆栈的方式经历。

使用编程器能够在系统停止状态下，调出中断堆栈和块堆栈，按其所指示的缘故，查明故障所在。

在可编程序操纵器的维修中这是最常用有效和快速的方法。

　　接口信号检查：

通过用可编程序操纵器检查机床操纵系统的接口信号，并与接口手册的正确信号相对比，亦可查出相应的故障点。

　　诊断备件替换法：

现代数控系统大都采纳模块化设计，按功能不同划分不同模块，随着现代技术的进展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，专门难把故障定位到一个专门小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时刻，我们能够依照模块的功能与故障现象，初步推断出可能的故障模块，用诊断备件将其替换，如此可迅速推断出有故障的模块。

在没有诊断备件的情况下能够采纳现场相同或相容的模块进行替换检查，关于现代数控的维修，越来越多的情况采纳这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作。

尽最大可能缩短故障停机时刻，使用这种方法在操作时注意一定要在停电状态下进行，还要认真检查线路板的版本，型号，各种标记，跨接是否相同，关于有关的机床数据和电位计的位置应做好记录，拆线时应做好标志。

　　利用系统的自诊断功能推断：

现代数控系统尤其是全功能数控具有专门强的自诊断能力，通过实施时监控系统各部分的工作，及时推断故障，给出报警信息，并做出相应的动作，幸免事故发生。

然而有时当硬件发生故障时，就无法报警，有的数控系统可通过发光管不同的闪耀频率或不同的组合做出相应的指示，这些指示配合使用就可关心我们准确地诊断出故障模板的位置。

如SINUMERIK8系统依照MS100CPU板上四个指示灯和操作面板上的FAULT灯的亮灭组合就可推断出故障位置。

　　上述诊断方法，在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，亦可能需要多种方法同时进行。

其效果要紧取决于对系统原理与结构的理解与掌握的深度，以及维修经验的多少。

3.2　数控系统的常见故障分析

　　依照数控系统的构成，工作原理和特点，结合我们在维修中的经验，将常见的故障部位及故障现象分析如下。

（1）位置环　这是数控系统发出操纵指令，并与位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成操纵任务的关键环节。

它具有专门高的工作频度，并与外设相联接，因此容易发生故障。

　　常见的故障有：

①位控环报警：

可能是测量回路开路；

测量系统损坏，位控单元内部损坏。

②不发指令就运动，可能是漂移过高，正反馈，位控单元故障；

测量元件损坏。

③测量元件故障，一般表现为无反馈值；

机床回不了基准点；

高速时漏脉冲产生报警可能的缘故是光栅或读头脏了；

光栅坏了。

（2）伺服驱动系统　伺服驱动系统与电源电网，机械系统等相关联，而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态，因而这也是故障较多的部分。

　　其要紧故障有：

①系统损坏。

一般由于网络电压波动太大，或电压冲击造成。

我国大部分地区电网质量不行，会给机床带来电压超限，尤其是瞬间超限，如无专门的电压监控仪，则专门难测到，在查找故障缘故时，要加以注意，还有一些是由于专门缘故造成的损坏。

如华北某厂由于雷击中工厂变电站并窜入电网而造成多台机床伺服系统损坏。

②无操纵指令，而电机高速运转。

这种故障的缘故是速度环开环或正反馈。

如在东北某厂，引进的西德WOTAN公司转子铣床在调试中