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浅析:数控机床故障诊断常用方法


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源自:技术邻

作者:南岳

数控机床具有机、电、液集于一身,技术密集和知识密集的特点,有较高自动化水平和生产效率。现今,数控设备的广泛运用是工业企业提高设备技术水平有效手段,也是发展的必由之路。而数控设备的数控系统是其核心所在,它的可靠运行,直接关系到整个设备运行正常与否。

也就是说,当数控系统故障发生后,如何迅速诊断的故障出处并解决问题使其恢复正常,是提高数控设备使用率的迫切需要。



  但是,我国现有数控机床上的数控系统品种极其繁多,既有国产的各档数控系统,也有来自世界各国的系统。就作者所在企业而言,各式数控机床上使用到的系统就有好几种,如FANUC O-TC,O-TD系统,西门子810,820,880系统,三菱系统,广州数控等等。各型系统复杂程度参差不齐,功能各异,结构样式也不谋多样。在维修过程中,对于这样复杂,综合的系统,故障的诊断是否遵循一定的规律和方法了,如何在诸多故障现象当中,捕捉到症结所在。作者经过几年来的探求和工作实践,总结出几点方法,主要以接触最多的,较典型的FANUC系统为背景介绍如下,希望能从方法论的层面上,剖析上述问题:


  1、直观法


  就是利用人的感官注意发生故障时(或故障发生后)的各种外部现象并判断故障的可能部位。这是处理数控系统故障首要的切入点,往往也是最直接,最行之有效的方法,对于一般情况下“简单”故障通过这种直接观察,就能解决问题。在故障的现场,通过观察故障时(或故障发生后)是否有异响,火花亮光发生,它们来自何方,何处出现焦糊味,何处发热异常,何处有异常震动等等,就能判断故障的主要部分,然后,进一步观察可能发生故障的每块电路板,或是各种电控元件(继电器,热继电器,断路器等)的表面状况,例如是否有烧焦、烟熏黑处或元件、连线断裂处,从而进一步缩小检查范围。再者,检查系统各种连接电缆有否松脱,断开、接触不良也是处理数控系统故障时首先需要想到的。


  这是一种最基本、最简单、最常用的方法。该方法既适用于有故障报警显示的较为先进系统,也适用于无故障报警显示的早期的系统。使用该方法,对于处理一些电气短路,断路,过载等是最常用的。使用这一方法虽然简单,但却要求维修人员要有一定经验。在检修过程中,养成细致严谨工作态度,善于发现问题,解决问题。往往是一丝异常,便是症结所在。


  2、利用数控系统的硬件报警功能


  为了提高系统的可维护性,在现代数控系统中设置有众多的硬件报警指示装置,如在NC主板上,各轴控制板上,电源单元,主轴伺服驱动模块,各轴伺服驱动单元等部件上均有发光二极管或多段数码管,通过指示灯的亮与灭,数码管的显示状态(如数字编号、符号等)来为维修人员指示故障所在位置及其类型。因此,在处理数控系统故障过程中,如果直观法不能奏效的,即从外观上,很难判断问题所在,或是CRT屏幕不能点亮(电源模块有故障)的时候,我们可以借助审视上述各报警装置,观察有无报警指示,然后根据指示查阅随机说明书,依照指示来处理故障。


  这一方法,对于通用型的各类数控系统,例如FANUC,三菱,西门子系统,因其系统设计较为完善,已充分考虑到系统中最常见可能故障形式,内置较多硬件报警装置,所以尤为见效。但这一方法,是以手头有详尽报警说明为前提的。


  3、充分利用数控系统的软件报警功能


  现今,CNC系统都具有自诊断功能。在系统工作期间,能定时用自诊断程序对系统进行快速诊断。一旦检测到故障,立即将故障以报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯。而且这种自诊断功能还能将故障分类报警。如①误操作报警②有关伺服系统报警;③设定错误报警④各种行程开关报警等等,维修时,可根据报警内容提示来查找问题的症结所在。但这一方法,同样是以手头有详尽报警说明为前提的。


  4、利用状态显示的诊断功能


  现代数控系统不但能将故障诊断信息显示出来,即方法3所述,而且能以诊断地址和诊断数据的形式提供诊断的各种状态,就FANUC系统为例,系统提供指示系统与机床之间接口I/O信号状态,或PC与CNC装置之间,PC与机床之间接口的I/O信号状态的“D”(diagnosis parameter)参数,也就是说,可以利用CRT画面的状态显示(通常是二进制字节“0”和“1”指示),来检查数控系统是否将信号输入到机床;或是机床侧各种主令开关,行程开关等通断触发的开关信号是否按要求正确输入到数控系统中。总之,通过列出上述状态情况,可将故障区分出是在机床一侧还是数控系统一侧,从而可将故障锁定在某一元件上,得而解决问题。


  这一切都得益于系统提供完善的状态显示功能,为故障诊断打开了一扇明了“窗口”,运用这一方法,对于诊断动作复杂机构故障如换刀机构起到极大作用。也是诊断故障基本方法之一。但使用的前提是系统提供状态显示功能。


  5、发生故障时,应及时核对数控系统参数


  系统参数变化会直接影响到机床的性能,甚至使机床发生故障,整机不能正常工作。在设计和制造数控系统时,虽已考虑到系统的可靠性问题,但不可能排除外界的一切干扰,而这些干扰有可能引起存储器内个别参数的变化。同时,人为误操作使得系统参数变更也是可能的,作者在工作中,就碰到过,因误操作使得系统出现动作异常。所以,在诊断故障过程,如果尝试上述几项方法后,问题仍不能解决的话,我们可以核对系统参数,看是否是参数变更导致的,这类故障便是我们的“软”故障。


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