趙士榮等:數(shù)控機(jī)床故障的常用診斷方法數(shù)控機(jī)床故障的常用診斷方法趙士榮（東北電力大學(xué)自動化工程學(xué)院132000）摘要：數(shù)控機(jī)床故障的診斷是數(shù)控機(jī)床維修的關(guān)鍵。一般來說，隨著故障類型的不同，采取的故障診斷的方法也就不同。本文從數(shù)控機(jī)床故障診斷的內(nèi)容、原則、方法等方面入手來簡要闡述一下數(shù)控機(jī)床故障的診斷方法。關(guān)鍵詞:故障故障診斷診斷內(nèi)容診斷原則診斷方法中圖分類號：TG156DiagnosticMethodofCNCMachineFaultZhaoshirong(NortheastDianliCollegeUniversitySchoolofAutomationEngineering132000)Abstract:FaultDiagnosisofCNCmachinetoolsisthekeytomaintenanceofCNCmachinetools.Generallyspeaking,Withthedifferenceoffaulttypes,faultdiagnosismethodadoptedisdifferent.Inthispaper,fromthecontent,principles,methodsandotheraspectsoffailurediagnosisaboutNCmachinetool,themethodoffaultdiagnosisofCNCmachinetoolsisbrieflyelaborated.Keywords:Faultfaultdiagnosisdiagnosticcontentdiagnosticprinciplesdiagnosismethod0前言系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)失去了規(guī)定的功能。數(shù)控機(jī)床是個很復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機(jī)、電、液、氣等很多技術(shù)，發(fā)生故障是難免的。機(jī)械磨損、機(jī)械銹蝕、機(jī)械失效、插件接觸不良、電子元器件老化、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲、軟件丟失或本身有隱患、灰塵、操作失誤等都可導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出故障。數(shù)控機(jī)床是各企業(yè)加工線上的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，如果發(fā)生故障，而維修又跟不上，它的長時間停機(jī)將給生產(chǎn)帶來巨大損失。為了將這種損失減少到最低，一方面必須提高生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，另一方面可以通過盡量縮短設(shè)備故障診斷和維修時間來實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)設(shè)備的可靠性不論有多高，其發(fā)生故障都是不可避免的，因此用戶最關(guān)心的還是在設(shè)備出現(xiàn)故障征兆信號時如何提前進(jìn)行診斷以及發(fā)生故障之后如何及時進(jìn)行維修等。這就要求設(shè)備制造企業(yè)對其所生產(chǎn)的設(shè)備及售出產(chǎn)品能夠提供快捷的服務(wù)和技術(shù)支持，并能對產(chǎn)品的故障提供及時、靈活的診斷和維修。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的故障診斷系統(tǒng)的出現(xiàn)，很好的解決了上述問題。基于網(wǎng)絡(luò)的故障診斷系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)讓故障診斷專家系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)獲取機(jī)床的異?；蚬收腺Y料并對其進(jìn)行分析，得出可能的異常或故障原因后，再通過網(wǎng)絡(luò)及時地反饋診斷結(jié)果，供制造企業(yè)的設(shè)備維修人員參考。1數(shù)控機(jī)床故障診斷內(nèi)容故障診斷的內(nèi)容：（1）動作診斷：監(jiān)視機(jī)床各動作部分，判趙士榮等:數(shù)控機(jī)床故障的常用診斷方法定動作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機(jī)床主軸。（2）狀態(tài)診斷：當(dāng)機(jī)床電機(jī)帶動負(fù)載時，觀察運(yùn)行狀態(tài)。（3）點(diǎn)檢診斷：定期點(diǎn)檢液壓元件、氣動元件和強(qiáng)電柜。（4）操作診斷：監(jiān)視操作錯誤和程序錯誤。（5）數(shù)控系統(tǒng)故障自診斷：不同的數(shù)控系統(tǒng)雖然在結(jié)構(gòu)和性能上有所區(qū)別，但隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在故障診斷上有它的共性。2數(shù)控機(jī)床故障診斷原則在故障診斷時應(yīng)掌握以下原則：（1）先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，故其故障的發(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(jìn)行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴(kuò)大故障，使機(jī)床大傷元?dú)?，喪失精度，降低性能。?）先機(jī)械后電氣一般來說，機(jī)械故障較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障，往往可達(dá)到事半功倍的效果。（3）先靜后動先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過了解、觀察測試、分析確認(rèn)為非破壞性故障后，方可給機(jī)床通電。在運(yùn)行工況下，進(jìn)行動態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測試，查找故障。而對破壞性故障，必須先排除危險(xiǎn)后，方可通電。（4）先簡單后復(fù)雜當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋，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。3數(shù)控機(jī)床故障診斷的方法（1）直觀檢查法它是維修人員最先使用的方法。在故障診斷時，首先要詢問，向故障現(xiàn)場人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析、判斷過程中可能要多次詢問；其次是仔細(xì)檢查，根據(jù)故障診斷原則由外向內(nèi)逐一進(jìn)行觀察檢查?？傮w查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標(biāo)軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機(jī)械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報(bào)警指示，局部特別要注意觀察電路板的元器件及線路是否有燒傷、裂痕等現(xiàn)象、電路板上是否有短路、斷路，芯片接觸不良等現(xiàn)象，對于已維修過的電路板，更要注意有無缺件、錯件及斷線等情況；再次是觸摸，在整機(jī)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(如伺服與電機(jī)接觸器接線)的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。（2）儀器檢查法使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關(guān)直流及脈沖信號等進(jìn)行測量，從中找尋可能的故障。例如：用萬用表檢查各電源情況，以及對某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號狀態(tài)測量點(diǎn)的測量，用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值、相位甚至有、無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等等。（3）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、F功能用編程法編成一個功能試驗(yàn)程序，并存儲在相應(yīng)的介質(zhì)上。在故障診斷時運(yùn)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：機(jī)床加工造成廢品而一時無法確定是編程操作不當(dāng)、還是由于數(shù)控系統(tǒng)故障引起的。數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障。一時難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性差時。閑置時間較長的數(shù)控機(jī)床在投入使用前或?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時。（4）信號與報(bào)警指示分析法硬件報(bào)警指示這是指包括伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(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。軟件報(bào)警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示，依據(jù)顯示的報(bào)警號對照相應(yīng)的診斷趙士榮等:數(shù)控機(jī)床故障的常用診斷方法說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。（5）接口狀態(tài)檢查法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機(jī)床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應(yīng)用。（6）參數(shù)檢查法數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機(jī)床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機(jī)床相匹配，而且更是使機(jī)床各項(xiàng)功能達(dá)到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的；而隨機(jī)床的長期運(yùn)行所引起的機(jī)械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。（7）試探交換法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(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。采用此法之前應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：更換任何備件都必須在斷電情況下進(jìn)行。許多印制電路板上都有一些開關(guān)或短路棒的設(shè)定以匹配實(shí)際需要，因此在更換備件板上一定要記錄下原有的開關(guān)位置和設(shè)定狀態(tài)，并將新板作好同樣的設(shè)定，否則會產(chǎn)生報(bào)警而不能工作。某些印制電路板的更換還需在更換后進(jìn)行某些特定操作以完成其中軟件與參數(shù)的建立。這一點(diǎn)需要仔細(xì)閱讀相應(yīng)電路板的使用說明。有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟失有用的參數(shù)或者程序。必須更換時也必須遵照有關(guān)說明操作。鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。（8）測量比較法CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計(jì)印刷線路板時，為了調(diào)整和維修方便，在印刷線路板上設(shè)計(jì)了一些檢測量端子。維修人員通過檢測這些測量端子的電壓或波形，可檢查有關(guān)電路的工作狀態(tài)是否正常。但利用檢測端子進(jìn)行測量之前，應(yīng)先熟悉這些檢測端子的作用及有關(guān)部分的電路或邏輯關(guān)系。（9）特殊處理法當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進(jìn)入PC級、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統(tǒng)軟件、機(jī)床制造者軟件、甚至還有使用自己的軟件，由于軟件邏輯的設(shè)計(jì)中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機(jī)現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機(jī)斷電，稍作停頓后再開機(jī)，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實(shí)踐中摸索其規(guī)律。4結(jié)束語數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷及維修服務(wù)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)控技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、設(shè)備故障診斷技術(shù)等多方面的細(xì)節(jié)問題。數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的研究與運(yùn)用，對于改變目前我國數(shù)控機(jī)床開機(jī)不足，故障停機(jī)時間長的現(xiàn)狀具有重大的現(xiàn)實(shí)意義；此外，隨著數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的推廣，診斷知識在全行業(yè)共享，必將使得數(shù)控機(jī)床故障診斷和維修水平得以迅速提高。本文對于數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的研究，提供了數(shù)控機(jī)床故障的一種形式，雖然這種形式還不能解決數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的所有