論數控機床故障診斷及排除方法

　　不同的數控機床，其結構和效能有很大的區別，但在故障診斷上有它的共性。通過對這些共性的分析得出一些對數控機床故障診斷原則、方法及故障排除方法。以下逐一介紹：

　　一、 數控機床故障診斷原則

　　1. 先外部後內部

　　數控機床是機械、液壓、電氣一體化的機床，所以故障的發生必然要從這三者之間綜合反映出來。所以要求維修人員掌握先外部後內部的原則，即當數控機床發生故障後，維修人員應採用望、聞、聽、問等方法，由外向裡逐一進行檢查。

　　例1：一數控車床剛投入使用的時候，在系統斷電後重新啟動時，必須要返回到參考點。即當用手動方式將各軸移到非干涉區外後，再使各軸返回參考點。否則，可能發生撞車事故。所以，每天加工完後，最好把機床的軸移到安全位置。此時再操作或斷電後就不會出現問題。

　　外部硬體操作引起的故障是數控修理中的常見故障。一般都是由於檢測開關、液壓系統、氣動系統、電氣執行元件、機械裝置出現問題引起的。這類故障有些可以通過報警資訊查詢故障原因。對一般的數控系統來講都有故障診斷功能或資訊報警。維修人員可利用這些資訊手段縮小診斷範圍。而有些故障雖有報警資訊顯示，但並不能反映故障的真實原因。這時需根據報警資訊和故障現象來分析解決。

　　例如：臺立式加工中心採用FANUC-OM控制系統。機床在自動方式下執行到X軸快速移動時就出現414#和410#報警。此報警是速度控制OFF和X軸伺服驅動異常。由於此故障出現後能通過重新啟動消除，但每執行到X軸快速移動時就報警。經查該伺服電機電源線插頭因電弧爬行而引起相間短路，經修整後此故障排除。

　　2. 先公用後專用

　　公用性問題會影響到全域性，而專用性問題隻影響區域性。

　　3. 先簡單後複雜

　　當出現多種故障相互交織掩蓋、一時無從下手時，應先解決容易的問題，後解決較大的問題。常常在解決簡單的故障的過程中，難度大的問題也可能變的容易，理清思路，將難度較大的變得容易一些。

　　4. 先機械後電氣

　　由於數控機床是一種自動化程度高，技術複雜的先進機械加工裝置。機械故障較易發現，而系統故障診斷難度要大一些。

　　5. 先靜後動

　　維修人員要做到先靜後動，不可盲目動手，應先詢問操作人員故障發生的過程及狀態，檢視說明書、資料後方可動手查詢故障原因，繼而排除故障，

　　6. 先一般後特殊

　　在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然後再分析很少發生的特殊原因。

　　二、 數控系統自診斷技術及故障排除方法

　　所謂系統診斷技術，就是利用數控裝置中的計算機及相關執行診斷軟體進行各種測試。

　　1. 自診斷技術

　　1*** 開機自診斷：數控系統通電後，裝置內部診斷軟體會自動對系統中各種元件如CPU、RAM及各應用軟體進行逐一檢測並將檢測結果顯示出來，如檢測發現問題，系統會顯示報警資訊或發出報警訊號。開機自診斷通常會在開機一分鐘之內完成。

　　有時開機診斷會將故障原因定位到電路板或模組上，但也經常僅將故障原因定位在某一範圍內，這時維修人員需查詢相關維修手冊根據提示找到真正故障原因並加以排除。

　　2*** 執行自診斷：執行自診斷也稱線上自診斷，是指數控系統正常工作時，執行內部診斷程式，對系統本身、PLC、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試、檢查，並顯示有關資訊，這種診斷一般會在系統工作時反覆進行。

　　3*** 離線診斷：當系統出現故障時，首先停機，然後使用隨機的專用診斷紙帶對系統進行離線診斷。診斷時先要將紙帶上的程式讀入RAM系統中，計算機執行程式進行診斷，從而判定故障部位，這種診斷在早期的數控系統中應用較多。

　　2. 人工診斷技術

　　數控系統的故障種類很多，而自診斷往往不能對系統的所有部件進行測試，也不能將故障原因定位到具體確定的元器件上，這時要迅速查明原因就需要採用人工診斷方法。人工診斷方法有很多種，最常用的有:功能程式測試法、引數檢查法、備件置換法、直觀法、原理分析法等，現簡介如下:

　　1*** 功能程式測試法：這種方法將數控系統中的G、M、S、T、功能的全部指令編成一個測試程式，穿成紙帶或儲存到軟盤上在進行診斷時執行這個程式，可快速判定哪個功能出現問題，這種方法一般在機床出現隨機性故障時使用，也可用於裝置閒置時間較長重新投入使用時測試用。

　　2*** 引數檢查法：一般系統的引數是存放在RAM中的，一旦出現干擾或其它原因會造成引數丟失或混亂，從而使系統不能正常工作，這時應根據故障特徵，檢查和核對有關引數，在排除某些故障時，有時還需對某些引數進行調整。

　　3*** 備件置換法：是將系統中型號完全相同的電路板、模組、積體電路或其它零部件進行互相交換比較，或利用備用的元器件替換有疑點的部件，從而快速有效地確定故障部位。

　　4*** 直觀法：直觀法是利用維修中常用的“先外後內”的原則，利用觀察零部件的工作狀態、聽聲音、摸發熱等方法，進行逐個檢查，如利用視覺可觀察內部器件或外部連線的形狀上的變化;利用聽覺可查尋器件發出的異常聲音;利用嗅覺或觸覺可查尋過載、高溫等現象;等等。

　　5*** 原理分析法：當採用其它檢查方法難以奏效時，可以從電路基本原理出發，一步一步用萬用表、邏輯表、示波器等工具對測點進行檢查對照，最終查明故障原因。

　　3. 高階診斷技術

　　1*** 在高階診斷中，常用的方法主要有以下幾種方法：

　　2*** 自修複診斷：自修複診斷一般是指在系統內設定不參與執行的備用模組。自修復程式在控制系統每次開機執行，當發現某模組有問題時，系統會把故障資訊顯示在螢幕上，同時自動查尋備用模組，故障模組的工作即被備用模組取代，維修人員可根據提示更換下一故障模組。自修複診斷方法需要較多的備用模組，這會使系統體積增大，價格提高。

　　3*** 診斷指導專家系統：近年來，隨著影象識別、聲音識別、自動翻譯和智慧工業機器人等技術的發展，這些技術越來越多地被應用到數控機床上。診斷專家系統以專家知識、經驗為基礎，自動模仿專家利用知識解決複雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障做出具有專家級水平的診斷結論。

　　例如：日本的FANUC系統的診斷指導專家系統是由知識庫、推理計算機和人工控制器組成。知識庫記憶體儲了專家分析、故障判斷和如何消除故障的經驗知識。這些知識用於讀出數控系統的狀態資訊，通過人工控制器，程式設計員可用簡捷的記述把專家的知識編成程式，並把程式變成知識庫目標形式，再儲存到知識庫中。推理機通過執行程式進行推理，操作者也可通過顯示單位，用簡單的人機對話的方式選擇故障狀態，必要時回答系統的提問，以補充為得出結論所需的其它資訊。

　　4*** 通訊診斷系統：該診斷方法又稱海外診斷，是由中央維修站通過電話線路，甚至國際電話系統向用戶裝置傳送診斷程式所進行的一種遙控診斷。通訊診斷系統除可用於故障發生後的診斷外，還可以為使用者作定期的預防性診斷，裝置生產廠家的維修工不必親臨現場，只需按預定的時間對機床進行系列試執行檢查，在中央維修站分析診斷資料，即可發現可能存在的故障隱患。