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數（shù）控機床特殊故障的診斷分析與（yǔ）處理

2021-6-8 來源：首（shǒu）都航天機械有限公司作者：關進良，楊（yáng）春月，張振剛，李術平，劉鬆（sōng）

摘要：針對數控機床某些“特殊故（gù）障”，結（jié）合工作中的維修實例從原理上（shàng）分析引發（fā）特殊故（gù）障的主要原因，總結排查各類（lèi）特殊故障的一般（bān）思（sī）路，並給出相應的解決方案。

關鍵詞（cí）：數控機床；特殊故障；維修實例；PMC

數控機床是典型的機電一（yī）體化設備，涉及機械、電氣、液壓、計算機以（yǐ）及自動控製（zhì）等（děng）多種專業，且控製（zhì）過程複雜，這在一定程度上給數控機床的故障（zhàng）診斷增加了難度（dù）。在（zài）種類（lèi）繁多的故障中，有一（yī）類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（yǒu）“迷惑性（xìng）”，故障原因有時帶（dài）有一（yī）定的“隱蔽性”，本文稱為特殊故障。

1、具體故（gù）障診斷維修實例

1.1 某數控立式車（chē）床“標頭 SKP”閃（shǎn）爍不停止故障

故障（zhàng）現象：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，機（jī）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 鍵後才能切換到其他方式（如 MDI 方式），且其它方式無此故障現象（xiàng）。

故障分析及（jí）解決方案：機床出現（xiàn）“標頭 SKP”閃（shǎn）爍（shuò），一（yī）般（bān）情（qíng）況下，是由於正在通過 RS232 通訊接口進行加工程序的傳（chuán）輸，當程序傳（chuán）輸結束後，機（jī）床即可恢複正常。但此機床（chuáng）的加工程序已（yǐ）經傳輸完（wán）成，根本不處於程序傳輸狀態（tài），又檢查數控係統、計算機和通訊有關的參（cān）數（如波（bō）特率、數據位、停止位等）均正常。排除常見故障原因（yīn）外，再將機床調為 MDI 方式，檢查是否能正常手動輸入程（chéng）序，發現當（dāng）輸入 G 代碼（mǎ）（如 G01）還未（wèi）按下“input”按（àn）鍵時，G 代碼已經被輸入到（dào）係統中，故障原因可能和“input”按鍵有關，隨之（zhī）拆下該數控機（jī）床特殊故障的診（zhěn）斷分析與處理按鍵（jiàn）發現裏麵有水（shuǐ）珠，同時，並測量其電阻值約 95Ω（按鍵處於（yú）常開狀態），接近於“短路”狀態，正常電阻值應趨向（xiàng）於無窮大，接近於“斷（duàn）路”狀態，將按鍵清（qīng）理幹燥後重（chóng）新安裝測試，未出現“標（biāo）頭 SKP”閃（shǎn）爍，故（gù）障排除。為了理清引發故障的根本原因，選擇EDIT/ AUTO 方式，按一下“input”按鍵（jiàn）故障（zhàng）複現（這一現象操作和維護人員均（jun1）很少注意），進一（yī）步驗證了該故障是由於按鍵異（yì）常造成的。

小結：該故障的特殊之處在於看似屬於通訊故障，實則是硬件故障（按鍵內部進（jìn）水短路（lù）），此類故障比較少見，且迷惑性很大，麵對此類故障，先要清楚造成故障的過程和原理（lǐ），再設法從和故障相關的其他方麵著手，進而找到故障診斷突破口，如此例中，在 MDI 狀態驗證能否正常輸入 G 代碼（mǎ），從而查出“input”按鍵（jiàn）故障。

1.2 某數控車床“方式選擇”故（gù）障

故障現象：該數控（kòng）車床采用 FANUC 0iD 數控係統，開機後方式選擇旋鈕開關失效，無論選擇何種（zhǒng）運行方式，數控係統顯示的都是 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：對於方（fāng）式選擇故障，一般（bān）情況下可考慮以下因素（sù）：（1）方（fāng）式選擇開關直接連（lián）接的電纜脫落（luò），故障（zhàng）率占 50% 以上（shàng）；（2）方式選（xuǎn）擇開關硬件本身損壞，依（yī）據故障記錄可知，故障率約占（zhàn）40%；（3）其他方麵間（jiān）接引（yǐn）起的此類故障，故障率約占 10%。按照以上分析，首先，拆下機床操（cāo）作麵板，檢查方式選擇開關連接電纜，均無脫落，也沒有虛接。然後又更換新的方式選擇開關，故障仍然複現。

另外（wài），機床沒有任何（hé）報警提（tí）示（shì），給（gěi）維修人員（yuán）帶（dài）來（lái）較大的困難。為（wéi）了徹底（dǐ）查明故障（zhàng）原因，結合 FANUC 係統（tǒng） PMC 和方式選（xuǎn）擇地址（zhǐ）信號控製（zhì）原理，係統處於何種運行方式（shì）主要由地址信號（hào） G43 來控製，具體控製和對應關係見表 1。

表 1 方式選擇地址信號

根據“無論選擇何種運行方式，係統始終顯示MDI 方式”這一（yī）故障現象，從表 1 可以看出，地址信號 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（zhǐ）信號沒有 24V 電源供（gòng）給（gěi），這（zhè）種可能也同樣可以造成此故障。現將方式選擇開關分別打到不（bú）同方式，使用萬用表依次（cì）測量開關的接線端子，電壓均為 0V。結合機床相關電氣原理圖，檢查電氣櫃發現（xiàn），有一給方式選擇（zé）開關供（gòng）電的 24V 電源線虛（xū）接，重新緊固後並進行（háng）方式選擇（zé）測（cè）試，機床恢複正常，故障（zhàng）徹底排除。

小結：該故障的特殊之處在於（yú）表麵看似是方式選（xuǎn）擇開關或者（zhě）地址信號控製方麵的（de）故障，其實是電源故障。解決該問題（tí）的關鍵是選擇的 PMC 地址信號控（kòng）製關係，數控機床（chuáng）有時會出現故障現象相同，但故（gù）障原因不同，這就需要維（wéi）修（xiū）人員加強日常學（xué）習，明（míng）白控（kòng）製原理，不斷提（tí）高自身的理論素（sù）養，從“原理”上著（zhe）手解決故障，以不變應萬變，往往會起到事半功倍的效果。

1.3 某立式加工中心自動執行程序（xù）故障

故障現象：某加工（gōng）中心采用三菱數控係統，在（zài）執行程序“T** M06；G91 G01 X100 F200；M30”過程中，當執行完（wán）換刀指（zhǐ）令後（hòu）出現循環停止（zhǐ）（循環停止按鍵紅燈亮（liàng）），未繼續執行語句 G91 G01 X100 F200，當再次（cì）按下循（xún）環啟動按鍵後又（yòu）能（néng）往下繼續運行程序。

故障分析及解決方案（àn）：該機床采用無機械手自動換刀係統，鬥笠式（shì）刀庫，刀庫（kù）的前進 / 後退以及機床主（zhǔ）軸鬆 / 緊（jǐn）刀均采用氣壓驅動（dòng）。每次隻（zhī）在（zài）執行帶有換刀指令的（de）程序時才出現上述故障，於是，需要先捋（lǚ）清整體換刀流程（chéng）（見圖 1）及相關信號檢測值是否（fǒu）正確，檢查後（hòu）未發現異常。又根據故障現象“再（zài）次按下循環啟動按鍵後又能（néng）往（wǎng）下繼續運行程序”，說明有一種可能是換刀過程中某個步驟異常，在換刀完成（chéng）後又恢複了正常，但（dàn）間接影響了下麵 G 代碼（mǎ）的執行（háng）（可能（néng）是影響了順利執行G 代碼的某（mǒu）一前提（tí）條件）。

依據這一思路，仔（zǎi）細觀察後發現，當換刀進（jìn）行（háng）到“主軸吹氣”這一步驟時（持續（xù） 2 秒），相應的氣管有漏氣現象，當主軸夾緊刀具後此氣路（lù）控製閥已自動關閉恢（huī）複正（zhèng）常，且換刀流程正確，故障迷惑性較（jiào）大。但是，氣管漏氣（整個機（jī）床（chuáng）氣動係統的一支路）過程中可能造（zào）成了氣動係統壓力瞬間低於壓力傳感器的設定值（很快又得到了恢複），在壓力傳（chuán）感器（qì）檢測異常的瞬間導（dǎo）致了循環停止（zhǐ），當再次按下循環啟動時，因為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（bìng）測試（shì），故障徹底排（pái）除，驗證了上述分析（xī）過程的正確性。

圖 1 換刀流程（chéng）

小結：該故（gù）障的特殊之處在於故障現象是程序執行問題，實質上是（shì）換刀（dāo）過程中（zhōng）“遺留”的（de）故障間接影響（xiǎng）了G 代碼的執行，隻有熟悉整個換刀步驟（zhòu）以及每一步信號檢測過程，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（zhàng）的（de）一般思路如下，首先，認真觀察故障現象，不放過（guò）任何細節（jiē）（包括詢問機床操作人員），可能某個細節就是解決問題的關鍵。其次，使用常規故（gù）障診斷方法依次排除常（cháng）見的（de）故（gù）障原因，逐步把診斷（duàn）範圍縮小。最後（hòu），既要（yào）深刻理解電氣（qì）控製（zhì）“原理”，又要發散思（sī）維方式，參考“經驗”但不能隻靠“經驗”，分（fèn）析可能引發故障的間接可能和不常見的某些原因，逐步揭開（kāi）故障的“神秘麵（miàn）紗”，消（xiāo）除各種故障的隱蔽性，從（cóng）而順利排除故障。

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