数控机床数控系统常见故障分析与排除

2014-04-17宋庆环

技术与市场 2014年11期

关键词：线路板数控系统停机

宋庆环

(唐山学院，河北唐山063000)

0 引言

数控机床的数控系统是数控机床的核心，由于数控系统的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控系统故障的因素又很多，不能只看故障的表像，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。

1 数控系统的常见故障分析

根据数控系统的构成、工作原理和特点［1］，结合在维修中的经验，将常见的故障部位及故障现象分析如下。

1.1 位置环

这是数控系统发出控制指令，并与位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成控制任务的关键环节。它具有很高的工作频度，并与外设相联接，所以容易发生故障。

常见的故障及引起故障的原因:①位控环报警的起因可能是测量回路开路，测量系统损坏或位控单元内部损坏。②不发指令就运动，可能是漂移过高，正反馈、位控单元故障。测量元件损坏。③测量元件故障，一般表现为无反馈值;机床回不了基准点;高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅或读头脏了;光栅坏了。

1.2 伺服驱动系统

伺服驱动系统与电源电网、机械系统等相关联，而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态，因而这也是故障较多的部分。

其主要故障原因:①系统损坏。一般由于网络电压波动太大，或电压冲击造成。我国大部分地区电网质量不好，会给机床带来电压超限，尤其是瞬间超限，如无专门的电压监控仪，则很难测到，在查找故障原因时，要加以注意，还有一些是由于特殊原因造成的损坏。②无控制指令，而电机高速运转。这种故障的原因是速度环开环或正反馈。③加工时工件表面达不到要求，走圆弧插补轴换向时出现凸台，或电机低速爬行或振动，这类故障一般是由于伺服系统调整不当，各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起，解决办法是进行最佳化调节。④保险烧断，或电机过热，以至烧坏，这类故障一般是机械负载过大或卡死。

1.3 电源部分

电源是维持系统正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。由于电源波动较大，质量差，还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰，加上人为的因素(如突然拉闸断电等)。这些原因可造成电源故障监控或损坏。另外，数控系统部分运行数据，设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM 存贮器内，系统断电后，靠电源的后备蓄电池或锂电池来保持。因而，停机时间比较长，拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失，使系统不能运行。

1.4 可编程序控制器逻辑接口

数控系统的逻辑控制，如刀库管理、液压启动等，主要由PLC 来实现，要完成这些控制就必须采集各控制点的状态信息，如断电器、伺服阀、指示灯等。因而它与外界种类繁多的各种信号源和执行元件相连接，变化频繁，所以发生故障的可能性就比较多，而且故障类型亦千变万化。

1.5 其他

由于环境条件，如干扰，温度，湿度超过允许范围，操作不当，参数设定不当，亦可能造成停机或故障。在操作者使用设备时，不按操作规程拔插线路板，或无静电防护措施等，都可能造成停机故障甚至毁坏系统。

2 故障排除方法

2.1 初始化复位法

一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。

2.2 自诊断法

数控机床的数控系统都具备较强的自诊断功能，并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态。利用自诊断功能，能显示出系统与主机之间的接口信息的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控部分，并显示出故障的大体部位(故障代码)。

1)硬件报警指示:是指包括数控系统、伺服系统在内的各电气装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。

2)软件报警指示:系统软件、PLC 程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及排除方法［2］。

2.3 参数更改［3］

系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。

2.4 备件替换法

用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。

对于数控设备的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作。尽最大可能缩短故障停机时间，使用这种方法在操作时注意一定要在停电状态下进行，还要仔细检查线路板的版本、型号、各种标记、跨接是否相同，若不一致则不能更换。拆线时应做好标志和记录。

一般不要轻易更换CPU 板、存储器板及电地，否则有可能造成程序和机床参数的丢失，使故障扩大。

2.5 交叉换位法

当发现故障板或者个能确定是否是故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换，从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅要硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。