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數控（kòng）機（jī）床特殊故障的診斷分析與處理

2021-2-8 來源：首都（dōu）航天機械有限公司作者：關進良範文耿中華楊春月等

摘要：針對數控機床某些“特殊（shū）故障（zhàng）”，結合工作中的維修（xiū）實例從原理上分析引發特殊故障的主要原因，總結（jié）排（pái）查各類（lèi）特殊故障的一（yī）般思路，並給出相應的解決方案。

數控機床是典型（xíng）的機電一體化設備，涉及到機械（xiè）、電氣、液壓、計算機以及自動控製等多種專業（yè），且控（kòng）製過程複雜，這在一定程度上給數控機床的故障診斷增加了難度。在種類繁多的故障中，有一類（lèi）故障不能按照常規思路進行故障診斷，其故障現象往往具有“迷惑性”，故障原因有時帶有一定的“隱蔽性”，本文稱之為特殊故障。

1.具體故障（zhàng）診斷維修實（shí）例

（1）某數控立式車床“標頭SKP”閃爍不（bú）停止故障

故障現象：數控立式（shì）車床采用FANUC 0T數控係（xì）統，當選擇（zé）編輯EDIT/自動AUTO方式時，機床顯示器出現“標頭SKP”閃爍不停，無法正常運行，隻有按（àn）下RESET鍵後才能切換到其它方式（如MDI方式），且（qiě）其它方式無（wú）此故障現象。

故障分析及解決方案：機床出現（xiàn）“標頭SKP”閃（shǎn）爍，一般情況下是由於正在通過RS232通訊接口進（jìn）行加工程序的傳輸，當程序傳輸結束後，機床即可恢複正常。但此機床（chuáng）的加工程序已（yǐ）經傳輸完成，根本不處於程序傳輸狀態，又檢查數控係統、計算機和通訊有關的參數（如（rú）波特率、數據位、停止位等）均（jun1）正常。排除常見（jiàn）故障原因外，再將機床調為MDI方式，檢查（chá）是否能正常手動輸入程序，發現當輸入G代碼（如G01）還未按下“input”按鍵時，G代碼已經被輸入到係統中（zhōng），故（gù）障原因可能和“input”按鍵有關，隨之拆下該按鍵發現裏麵有水珠（zhū），同時並測量其電阻值約95Ω（按鍵處於常（cháng）開狀態），接近於（yú）“短路”狀態，正常電阻值應趨向於無窮大，接近於“斷路”狀態（tài），將按鍵清理（lǐ）幹燥後重新安裝測試，未出現（xiàn）“標頭SKP”閃爍，故障排除。為了理清引（yǐn）發故障的根本原因，選擇（zé）EDIT/ AUTO方式，按一下“input”按鍵故障複現（這一（yī）現象操作和維護人員均很少注意），進一步驗（yàn）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於看（kàn）似屬於通訊故障，實（shí）則是硬件故（gù）障（按鍵內部進水短路），此類故障比較少見，且迷惑性很大，麵對此類故障，先要清楚造成故（gù）障的過程和原理，再設法從和（hé）故障相關的其它方（fāng）麵（miàn）著手，進而找到故障診斷突（tū）破口，如：此（cǐ）例中，在MDI狀態驗證能否正常輸入G代碼，從而查出“input”按鍵故障。

（2）某數控車床“方式選擇”故（gù）障（zhàng）

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

故障分析及解決方案：對（duì）於方式選擇故障，一般情況（kuàng）下可考（kǎo）慮以下因素：①方式選（xuǎn）擇開關直接連接的電纜（lǎn）脫落，故障率占50%以上；②方式選擇開關硬件本身損壞，依據故障記（jì）錄可知，故障率約（yuē）占40%；③其它方麵間接引起的此類故障，故障率約占10%。按照（zhào）以上分析，首先（xiān）拆下機床操作麵板，檢查方式選擇開關連接電（diàn）纜，均無脫落，也沒有虛接。然後又更換新的方式選擇開（kāi）關，故障仍然複現。另外，機床沒（méi）有任何報警（jǐng）提示，給維修人員帶來較大的困難。為了徹底查明故障原（yuán）因（yīn），結合FANUC係統PMC和方式選擇（zé）地址信號控製原（yuán）理，係統處於何種運行方式主要由地（dì）址信號G43來控製，具體控製和對（duì）應關係（xì）見附表。

方式選擇地址信（xìn）號

根據 “無論（lùn）選擇何種運行方式，係統始終顯示MDI方式”這一故障現象，從表1可以看出（chū），地址信號MD1（G43.0）、MD2（G43.1）、MD4（G43.2）、DNCI（G43.5）、ZRN（G43.7）一直（zhí）都為0，那麽（me）有一種可能，以（yǐ）上地址信號（hào）沒有24V電（diàn）源供給，這種可能也同樣可以造成此故障。現（xiàn）將方式選擇開關分別打到不同方（fāng）式，使用萬用表依（yī）次測量開關的接線端子，電（diàn）壓均為0伏。結（jié）合機床相關電氣原理圖，檢查電氣櫃發現，有一給方式選擇開關供電的24v電源（yuán）線虛接，重新緊固後並進行方式選擇（zé）測試，機床恢複正常，故障徹底排除。

小結（jié）：該故障的（de）特殊之處在於表麵看似是方式選擇開關或者地址信號控方麵的故障（zhàng），其實是電源故障。解（jiě）決該問題的（de）關（guān）鍵是理解方式選擇的PMC地址信號控製（zhì）關係，數控機床有時會出現故障現象相同，但故障原因（yīn）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（tí）高自身的（de）理論素養（yǎng），從（cóng）“原理”上著手解決故障，以不變應萬變，往往會起到事（shì）半功倍的效果。

（3）某立式加工中心（xīn）自動執行程序故障

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

故障分析及解決（jué）方案：該（gāi）機床采用無機械手自動（dòng）換刀係（xì）統，鬥笠式刀庫，刀庫的前進/後退以及機床主軸（zhóu）鬆/緊刀均采用氣壓驅動。每次隻在執行帶有（yǒu）換刀指（zhǐ）令的程序（xù）時才出現（xiàn）上述（shù）故障，於是需要先捋清整體換刀流程（見圖1）及相關信號檢測值（zhí）是否正確，檢查後未發現異常。又（yòu）根據故障現象“再次按下循（xún）環啟動按鍵後又能往下繼續運行程序”，說明（míng）有一種可能是換（huàn）刀過程中某個（gè）步（bù）驟異常，在換刀完成後又恢複了正常（cháng），但間接（jiē）影響了下麵G代碼的（de）執行（háng）（可能是影響了順利執行G代碼的某（mǒu）一前提條件）。依據這一思路，仔細（xì）觀察後發現，當換刀進行到“主軸吹氣”這一步驟時（持續2秒（miǎo）），相應的氣管有漏氣現象，主軸夾緊刀具後（hòu）此氣路控製閥已（yǐ）自動關閉恢複正常，且換刀流程正（zhèng）確，故障迷惑性較大。但是（shì），氣管（guǎn）漏氣（整個（gè）機床氣動係（xì）統的一支路）過程中可能造成了氣動係統（tǒng）壓力（lì）瞬間低於壓力傳感器的設定值（很快又得（dé）到了恢複），在壓力傳感器檢測異常（cháng）的瞬間導（dǎo）致了循環停止，當再次按下循環啟動時，因為（wéi）壓力值已經恢複正常，所以又能往下執行程序。更換新的（de）氣管並測試，故障（zhàng）徹底排除，驗證了上述（shù）分析過程的正確性。

圖1 換刀流程

小結（jié）：該故障的特殊之處在於（yú）故障現象是程序執行問題，實質上是換刀過（guò）程中“遺留”的故障間（jiān）接影響了G代（dài）碼的執（zhí）行，隻有熟悉整個換刀步驟以及每一步信號（hào）檢（jiǎn）測過程才能準確進行故障定位。

2.結語

綜上，排除數控機床特殊故障的一般思路如下：首先，認真觀察故障現象，不放過任何（hé）細節（包括詢問機床操作人員），可能（néng）某一個細節就是解決問題的關鍵。其次，使用常規故障診斷方（fāng）法依次排除常見的故障原因，逐步把診斷範（fàn）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（yàn）”但不能隻靠“經驗”，分析可能引發故障的間接可能和不常見的某些（xiē）原（yuán）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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