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數控機床特殊故障（zhàng）的診斷（duàn）分析與處理

2021-2-8 來源：首都航天機械有限公司作者：關（guān）進良範文耿（gěng）中華楊春月等

摘要：針對數控機床某些“特殊故障”，結合工作中的維修實例從原（yuán）理（lǐ）上分析引發特（tè）殊故障的主要原因，總結排查各類特（tè）殊故（gù）障的一般思路，並給出相應的（de）解決方案。

數控機床是典型的機電一體化設備，涉及到機械、電氣、液壓、計算機以及自動控製等多種專業，且控製過程（chéng）複雜，這在一定程（chéng）度上（shàng）給數控機床的故障診斷增（zēng）加了難度。在（zài）種類繁多的故障中，有一類（lèi）故障不（bú）能按照常規思路進行故障診斷，其故障（zhàng）現象（xiàng）往往具有“迷（mí）惑性（xìng）”，故障原因有時帶有一定的“隱蔽性”，本文稱之為（wéi）特殊故障。

1.具體故障（zhàng）診斷維修實例

（1）某數控立式車床“標頭（tóu）SKP”閃爍不（bú）停止故障（zhàng）

故障現（xiàn）象：數控立式車床采用FANUC 0T數控係統，當選擇編輯EDIT/自動AUTO方式時（shí），機床顯示器出現“標頭SKP”閃爍（shuò）不停，無法正（zhèng）常運行，隻有按下RESET鍵後才能切換到其它方式（如MDI方式），且其它方式無此故障現象（xiàng）。

故障分（fèn）析及解決方案：機床（chuáng）出現“標頭SKP”閃爍，一般情況（kuàng）下是由於正在（zài）通過（guò）RS232通訊（xùn）接口進行（háng）加工程序的傳輸，當程序傳輸結束後，機床即可恢複（fù）正常。但此機床的加工程序已經傳輸完（wán）成，根本不（bú）處於程序傳輸狀態，又檢查數（shù）控係統、計算機和通訊有關的參數（如（rú）波（bō）特率（lǜ）、數據位、停止位等（děng））均正常。排除常見故障原因外，再（zài）將（jiāng）機床調為MDI方式，檢查是否能正常手動輸（shū）入程序，發現當輸入G代碼（如G01）還未按下“input”按鍵時，G代碼已經被輸（shū）入到係統中，故（gù）障原因可能和“input”按鍵有關，隨之拆下該按鍵發現裏麵（miàn）有水珠，同時並測量其電阻值約95Ω（按鍵處於常開狀態），接近於“短路”狀態，正常電阻值應（yīng）趨向於無窮大，接近於“斷路”狀態（tài），將按鍵清理幹燥後重新安（ān）裝測試，未出現“標頭SKP”閃爍，故障排除。為了理清引發（fā）故障的根本原因，選擇EDIT/ AUTO方式，按一下“input”按鍵故障（zhàng）複現（這一現象操作（zuò）和維護人員均很少注意），進一步驗證了該故障是由於按鍵異常造成的。

小結：該故障的特殊之處在（zài）於看（kàn）似屬於通訊故障，實則是硬件故障（按鍵內部進水短路），此類故障比較少見，且（qiě）迷惑（huò）性很（hěn）大，麵對此（cǐ）類故障，先要清楚造成故障的過程和原理，再設法從和故障相關的其它方麵著手，進而找到故障診斷突破（pò）口，如：此例中，在MDI狀態驗證能否正常輸（shū）入G代碼，從而查出“input”按鍵故障。

（2）某數控車床“方式選擇”故障

故障現象：該數控車床采用FANUC 0i D數控係統，開機後（hòu）方式選擇旋鈕開關失效，無論選擇何種運行方式，數控係統顯示的都是MDI方式，無（wú）法正常進行方式選擇，且無任何報警。

故障分析及解決方案（àn）：對於方式選擇故障（zhàng），一般情況（kuàng）下可考慮以下因素：①方式選擇開關直接連接的電（diàn）纜脫落，故障率占50%以（yǐ）上；②方式選擇開關硬件本身損壞，依據（jù）故障記錄可知，故（gù）障率約占40%；③其它方麵間接引起的此類故障，故障率約占10%。按照以上分析，首（shǒu）先拆下機床（chuáng）操作麵板，檢查方式選擇開關連接電纜，均無脫落，也沒有虛接。然（rán）後又更換新的（de）方式選（xuǎn）擇開關，故障（zhàng）仍然複現。另外，機床沒有任何報（bào）警提示（shì），給維修人員帶來較大的困難。為了徹底查明故（gù）障原因，結（jié）合FANUC係統PMC和方式選擇地址信號控製原理，係統處於何種運行方式主要由地址信號G43來控製，具體控製和對應關係見附表。

方式選擇地址（zhǐ）信號

根據 “無論選擇何種（zhǒng）運行方式，係統（tǒng）始終顯示MDI方式”這一故障現象（xiàng），從表1可以看（kàn）出，地址信號（hào）MD1（G43.0）、MD2（G43.1）、MD4（G43.2）、DNCI（G43.5）、ZRN（G43.7）一直都為0，那麽有一種可能，以上地址信號沒有24V電源供給，這種可能也同樣可以造成此故障。現將方式選擇（zé）開（kāi）關分別打到不同方式，使用萬用表依次測量開（kāi）關（guān）的接線端子，電壓（yā）均為0伏。結合機床相關電氣原理圖，檢查電氣櫃（guì）發現，有一給方式（shì）選擇開關供電的24v電源線虛接，重新緊（jǐn）固後（hòu）並進行方式選擇（zé）測試，機床恢（huī）複（fù）正（zhèng）常，故障徹底排（pái）除。

小結：該故障的特殊之處在於表麵看似是方式選擇開關或者地址信號（hào）控方麵的故障，其（qí）實是電源故障。解決該問（wèn）題的關鍵是理解方式選擇的PMC地址信號控製關係，數控機（jī）床有時會出現故障現象相同，但故障原因不同，這就需要維修人員加強日常學習，明白控製原理，不斷提高自身的理論素養，從（cóng）“原理”上著手解決故障，以不變應萬變，往往會起到事半功倍的效果。

（3）某立式加工中（zhōng）心自動執（zhí）行程序（xù）故障

故障現象（xiàng）：某加工中心采用三菱數控係統，在執（zhí）行程序“T** M06；G91 G01 X100 F200；M30”過程中，當執（zhí）行完換（huàn）刀指令後出現循環停止（循環停（tíng）止按鍵紅燈亮），未繼續執行語句G91 G01 X100 F200，當再次按下循環啟動按鍵後又能往下繼續運行程序。

故障分析及解決方案：該機床采用無機械手自（zì）動（dòng）換刀係統，鬥（dòu）笠式刀庫，刀庫的前進/後退（tuì）以（yǐ）及機床主軸鬆/緊刀均采用（yòng）氣壓驅動。每次隻在執（zhí）行帶有換刀指令的程序時才出現上述故障，於是需要先捋清整體換刀流程（chéng）（見圖1）及相關信號檢測值是否正確，檢查後未發現異常。又根據故障現象“再次按下循環（huán）啟動按鍵後又（yòu）能往下繼續運行程序”，說明有一種可能是換刀過（guò）程中某個步驟異常，在換刀完成後又（yòu）恢（huī）複了正常，但間接影響了下（xià）麵G代碼的執行（可能是影（yǐng）響了（le）順（shùn）利執行G代碼的某一前提（tí）條（tiáo）件）。依據這（zhè）一思路，仔細觀察後發現，當換刀進行到“主軸吹氣（qì）”這一步驟時（持續2秒），相應的氣管有漏氣現象，主軸夾緊刀具後此氣路控製閥已自動關閉恢複正常，且（qiě）換刀流（liú）程正確，故障迷惑性較大。但（dàn）是，氣管漏氣（整個機（jī）床氣動係（xì）統的（de）一支路）過程中可能造成了氣動係統壓力瞬間低於壓力傳感（gǎn）器的設定值（很（hěn）快又得到了恢複（fù）），在壓力傳（chuán）感（gǎn）器檢測異常的瞬間導致（zhì）了循環停止，當再次按下循環啟動時，因為壓力值已經恢複正常，所（suǒ）以又能往下執行程序。更換新的氣（qì）管並測試，故障徹底（dǐ）排除，驗證了上述分析過程的（de）正確性。

圖1 換刀流程

小結：該故障的特殊之處在於故障現（xiàn）象是程序（xù）執行問題，實質上是換刀過程（chéng）中“遺留”的故障間（jiān）接影響了G代碼的執行，隻有熟悉整個換刀步驟以及每（měi）一步信號檢測過程才能準確進行故障定位。

2.結語

綜上（shàng），排除數控機床特殊故障的一般思（sī）路如下：首先，認真觀察故障現象，不放過任何細節（包括詢問機床操作人員），可能某一個細節就（jiù）是解決問題的關鍵。其次，使用常規故（gù）障診斷方法依次排除常見的故障原因，逐步把（bǎ）診斷範圍縮小。最後，既要深刻理解電氣控製“原理”，又要發散思維方式，參考“經驗”但不能隻靠“經驗”，分析可能引（yǐn）發故障的（de）間（jiān）接可能和不常見的某些原因，逐步揭開故障的“神秘麵紗”，消除各種故障的隱蔽性，從而順利排除故障。

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