數(shù)控機床維修方法的研究

遲 海，張鳳姣，王洪義

（1.沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043；2.沈陽三洋球罐有限公司，遼寧 沈陽 110112）

數(shù)控機床的維修方法有很多，如直觀法、對比法、交換法等。這些傳統(tǒng)診斷維修法一旦失靈，維修就會陷入僵局。本文介紹的幾種維修方法是另辟蹊徑，使原有不明朗的故障現(xiàn)象通過這些方法判斷分析，最終可找到故障點進行排除。

一、規(guī)律性的維修方法

它是針對數(shù)控機床固有的性質(zhì)及特點找出維修規(guī)律并形成的一種維修診斷方法。如全閉環(huán)改為半閉環(huán)的方法、調(diào)整增量式編碼器回零方法、解決數(shù)控系統(tǒng)權(quán)限的方法、數(shù)控機床通信引起故障的維修方法等。這些維修方法對一般數(shù)控機床具有共性，也是新入門維修人員的必修課。下面結(jié)合實際故障來闡明。

案例：1臺數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS 840D PL的齊齊哈爾立車，X軸經(jīng)常出現(xiàn)25050輪廓監(jiān)控報警。

診斷及分析：傳統(tǒng)的維修方法是需要調(diào)整X軸位置增益，但是位置增益的調(diào)整對于一般維修人員來說沒有經(jīng)驗，不便執(zhí)行。先用另一種思路進行故障分析。

首先要了解X軸出現(xiàn)25050報警的可能原因：(1)機床機械磨損，造成機械性能下降導(dǎo)致電機控制方面出現(xiàn)問題。(2)由于機床加工過程中X軸負載過大。(3)由于位置測量系統(tǒng)損壞。

其次，在排除了其他原因后主要分析以上三種故障發(fā)生原因。由于(1)需要大量時間拆卸，所以先考慮第(2)、(3)種原因。首先考慮(2)，可以應(yīng)用已經(jīng)固定在西門子系統(tǒng)內(nèi)部的電機電流診斷X軸的電機負載。這需要X軸電機正常運行，不過當(dāng)運行X軸時，發(fā)現(xiàn)機床上面的25050報警不能消除。故X軸不能移動，此種維修方法行不通。考慮(3)，將X軸位置測量原件(光柵尺)屏蔽。具體做法是進入840D系統(tǒng)啟動菜單，選擇軸參數(shù)菜單，將X軸參數(shù)MD30240[0]由1改為0，(此光柵尺采用的是增量式)，參數(shù)MD30200由2改為1(測量反饋編碼器數(shù)量)。然后下電重新啟動機床。(可屏蔽第二測量系統(tǒng)，不需更改PLC中DB31.DBX1.5和DB31.DBX1.6)。X軸全閉環(huán)反饋就改為半閉環(huán)反饋。然后運行X軸。如果報警消除，說明第二測量系統(tǒng)元件(光柵尺)出現(xiàn)問題。否則，就是第(1)、(2)種原因。實際修改后，X軸25050報警消除且能正常運行，證明光柵尺出現(xiàn)故障。將X軸光柵尺拆下。發(fā)現(xiàn)里面被臟物污染，清理后裝回。將參數(shù)改回全閉環(huán)。發(fā)現(xiàn)在運行X軸某一段行程時再次出現(xiàn)此報警且在沒有加工任何工件的情況下，那么只能是原因(1)，結(jié)果拆開X軸防護罩發(fā)現(xiàn)絲杠在故障區(qū)域的一段潤滑管路堵塞造成此報警。清理并疏通潤滑管路后機床再無此類報警。

二、數(shù)控機床短路故障維修方法

短路故障一般為24V直流信號短路，另外還有24V交流、110V交流信號，維修起來很困難。維修短路故障的具體步驟方法及維修實例如下。

第一，尋找故障的入手點。先觀察數(shù)控機床的短路現(xiàn)象，如果機床顯示器不亮那么就先找提供機床顯示器的電源。如果機床顯示器可以啟動并且能夠顯示一些報警信息。那么要針對數(shù)控機床的報警提示和發(fā)生短路故障的區(qū)域分析判斷。查找相應(yīng)故障區(qū)域接口和供給電源。

第二，上述兩種情況一旦找到故障區(qū)域，可利用排除法將可疑電路全部斷開，只保留一路，然后通電觀察有沒有短路現(xiàn)象。如果仍然存在，保留此電路接口并且可以排除此路，再將另一路接口接上，重新上電。反復(fù)幾次就可以找到短路故障點，當(dāng)然此種方法運用靈活可針對實際情況進行調(diào)整。

案例：1臺青海一機XH 7612/2數(shù)控銑床，840D系統(tǒng)。運行X軸會出現(xiàn)正、負硬限位報警，且有時屏幕黑屏。

診斷及分析：檢查X軸所在位置，發(fā)現(xiàn)均沒有在正、負限位位置。觀察機床移動，當(dāng)X軸向右運行時，出現(xiàn)此報警。再向左做運行可以消除此報警。從電氣圖紙上找到X軸正、負限位的I/O分別是E13.2、E13.4。再次重復(fù)上述動作觀察發(fā)現(xiàn)E13.2、E13.4信號瞬間由1變?yōu)?然后又恢復(fù)為1狀態(tài)，同時機床屏幕掉電。故判斷供給這兩個輸入信號的電源24VDC短路。于是根據(jù)電氣圖紙查找24VDC電源接線端子排B2.1-X1上面的5L+，上面共并聯(lián)5個5L+端子將其中X軸正、負限位5L+端子拆下。測量發(fā)現(xiàn)5L+其他端子仍然對地短路，然后測量X軸限位端子5L+對地有216Ω，說明供給X軸限位電源端沒有短路。報警是由于其他5L+短路所致。將其他5L+逐個拆下測量。當(dāng)檢查到+B30-X21端子時對地短路。查看圖紙此端子是B軸夾緊開關(guān)連線。由于B軸夾緊開關(guān)安裝接線不合理，導(dǎo)致X軸向右運行時B軸夾緊開關(guān)電纜與金屬外殼摩擦使電纜外部的絕緣層損壞對地短路。更換此電纜后短路現(xiàn)象消失。

三、應(yīng)用計算機知識形成的維修方法

數(shù)控裝置按計算機分類：專用計算機數(shù)控裝置和通用計算機裝置。

專用計算機數(shù)控裝置：一般是數(shù)控裝置生產(chǎn)廠商為自己的數(shù)控系統(tǒng)專門設(shè)計的計算機。

通用計算機裝置：一般是計算機制造商的通用型個人計算機或工業(yè)控制計算機。

現(xiàn)代計算機技術(shù)已十分普及。從這個角度來看，數(shù)控機床結(jié)構(gòu)(無論是專用型計算機、通用型計算機)可以當(dāng)做1臺上位計算機與1臺下位計算機的組成。以當(dāng)前SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)來說，PCU可當(dāng)成上位計算機，NCU可當(dāng)成下位計算機。那么在維修時可以把它們當(dāng)作計算機來維修。當(dāng)然上述兩種數(shù)控裝置計算機有著很大的區(qū)別，專用計算機數(shù)控裝置結(jié)構(gòu)與通用計算機裝置有所不同，一般前者是板卡式結(jié)構(gòu)。在功能上前者也要比后者強大，并且存儲著機床廠家特殊的數(shù)據(jù)。維修時需要進行備份或小心插拔。下面結(jié)合故障案例分析。

案例：5坐標(biāo)數(shù)控加工中心，型號FERRARI A17系統(tǒng)E550，這是1臺典型的專用計算機數(shù)控裝置。

故障1：開機后，機床在加工過程中經(jīng)常藍屏死機。

診斷并分析：

(1)解決系統(tǒng)藍屏問題。首先要考慮系統(tǒng)的散熱，所以清理整個控制系統(tǒng)計算機板，不過故障仍然出現(xiàn)。

(2)考慮Windows NT內(nèi)存有winfile.exe病毒，將整個系統(tǒng)重新進行格式化，然后，應(yīng)用在DOS下ghost軟件進行系統(tǒng)與應(yīng)用軟件恢復(fù)(前提先做好備份)，之后機床恢復(fù)正常，然而，經(jīng)過一段時間，此故障再次出現(xiàn)。

(3)考慮上位計算機板(1028板)硬件故障，計算機系統(tǒng)經(jīng)常藍屏意味著有幾種可能。

①CPU過熱導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運行藍屏死機。

②內(nèi)存質(zhì)量差，導(dǎo)致運行大量數(shù)據(jù)后，藍屏死機。

③主板本身問題也會導(dǎo)致藍屏死機。

綜合上述三方面，由于此1028板CPU無風(fēng)扇，只有散熱片且已清理，故此種可能排除。主板表面無明顯損壞、燒壞。所以，重點考慮內(nèi)存故障，果然，更換內(nèi)存后，機床運行不再出現(xiàn)藍屏死機現(xiàn)象。

故障2：系統(tǒng)啟動后偶爾不能進入Windows。

診斷并分析：

(1)考慮計算機內(nèi)病毒問題，由于上面已經(jīng)重新安裝系統(tǒng)，故排除。

(2)分析與1028板通信的1029板(下位計算機)故障，由于1028板啟動后數(shù)據(jù)部分要傳輸給1029板，然后再由1029板反饋信號給1028板，若缺少1029板的信號，1028板不能繼續(xù)運行或E550軟件不能工作。所以在1028板啟動的同時，要對1029板檢測，檢測后發(fā)現(xiàn)1029板啟動正常，排除此種可能。

(3)考慮硬件故障，經(jīng)過分析觀察，發(fā)現(xiàn)在啟動自檢完成后，屏幕上一直黑屏且左上角為閃爍橫杠，時間持續(xù)很長。綜合以上現(xiàn)象分析，認為計算機硬盤0磁道引導(dǎo)區(qū)損壞，致使Windows無法識別硬盤，將硬盤更換后，系統(tǒng)不再有等待或有Windows進不去現(xiàn)象，故障排除。

通過上述兩個綜合故障，要求維修人員面對復(fù)雜多變的機床故障，要求有足夠的耐心，同時，需要冷靜、大膽的分析和推斷，并且要求維修人員對于光學(xué)、電子學(xué)、計算機、液壓、數(shù)控原理等方面知識要有一定的了解，有些甚至要靈活掌握。

四、結(jié)語

隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床將越來越多并且每個數(shù)控生產(chǎn)廠商的設(shè)備都是不一樣的，這對于維修人員是一個極大的考驗，所以要在傳統(tǒng)的維修診斷方法中總結(jié)精華并另有創(chuàng)新。計算機的更新速度很快，這直接影響著數(shù)控機床的未來發(fā)展走向。跟據(jù)最新的西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的很多，伺服的配置完全是計算機識別硬件的方式。故維修人員也要與時俱進，在不斷完善自己的維修方法的同時還要繼續(xù)學(xué)習(xí)當(dāng)今最新的計算機等方面的知識，這樣在遇到同樣的維修困境時，可以重新屢清思路，多角度分析故障點，從而找到故障的切入點，成功的排故。

[1]郭士義.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].機械工業(yè)出版社，2010.

[2]夏羅生.數(shù)控機床維修與維護[M].航空工業(yè)出版社，2011.

[3]付承云.數(shù)控機床安裝調(diào)試及維修現(xiàn)場實用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2012.