三、CNC的故障自診斷 

　　1．開機自診斷 

　　所謂桂林數控銑床開機自診斷是指數控系統通電時，由系統內部診斷程序自動執行的診斷，它類似于計算機的開機診斷。 

　　開機自診斷可以對系統中的關鍵硬件，如：CPU、存儲器、I/O單元、CRT/MDI單元，紙帶閱讀機、軟驅等裝置進行自動檢查；確定指定設備的安裝、連接狀態與性能：部分系統還能對某些重要的芯片，如：PAM、ROM、專用LSI等進行診斷。數控系統的自診斷在開機時進行，只有當全部項日都被確認無誤后，才能進入正常運行狀態。 

　　診斷的時間決定十數控系統一般只需數秒鐘，但有的需要幾分鐘。開機自診斷一般按規定的步驟進行，以FANUC公司的FANUCII系統為例診斷程序的執行過程中，系統主板上的七段顯示按9→8→7→6→5→4→3→2→1的順序變化，相應的檢查內容為： 

　　9―對CPU進行復位，開始執行診斷指令： 

　　8―進行ROM測試，表示ROM檢查出錯時，顯示器變為b； 

　　7―對RAM清零，系統對RAM中的內容進行清除，為正常運行作好準備； 

　　6一對BAC（總線隨機控制）芯片進行初始化。此時，若顯示變為A，說明主板與CRT之 

　　間的傳輸出了差錯；變為C，表示連接錯誤：變為F，表示I/O板或連接電纜不良：變為H,表示所用的連接單元識別號不對；顯示小寫字母c表示光纜傳輸出錯；顯示J，表示PLC或接口轉換電路不良等等。 

　　5―對MDI單元進行檢查 

　　4―對CRT單元進行初始化 

　　3―顯示CRT的初始畫面，如：軟件版本號、系列號等。此時若顯示變成L，表明PLC的 

　　控制軟件存在問題：變為O，則表示系統未能通過初始化，控制軟件存在問題： 

　　2―表示已完成系統的初始化工作； 

　　1―表示系統已可以正常運轉此時若顯示變為E表示系統的主板或ROM板，或CNC控制軟件有故障。 

　　在一般清況下CRT初始化完成后，若其他部分存在故障，CRT即可以顯示出報警信息。 

　　2．在線監控 

　　在線監控可以分為CNC內部程序監控與通過外部設備監控兩種形式CNC內部程序監控是通過系統內部程序，對各部分狀態進行自動診斷、檢查和監視的種方法。在線監控范圍包括CNC本身以及與CNC相連的伺服單元、伺服電動機、主軸伺服單元、主軸電動機、外部設備等。在線監控在系統工作過程中始終生效。 

　　數控系統內部程序監控包括接口信號顯示、內部狀態顯示和故障顯示三方面。 

　　⑴接口信號顯示它可以顯示CNC和PLC、CNC和機床之間的全部接口信號的現行狀態。 

　　指不數字輸入／輸出信號的通斷清祝，幫助分析故障。維修時必須了解CNC和PLC、CNC和機床之間各信號所代表的意義，以及信號產生撤消應具備的各種條件才能進行相應檢查。數控系統生產廠家所提供的“功能說明書’、“連接說明書”以及機床生產廠家提供的“機床電氣原理圖”是進行以上狀態檢查的技術指南。 

　　⑵內部狀態顯示一般來說利用內部狀態顯不功能，可以顯示以下幾方面的內容： 

　　1）造成循環指令（加工程序）不執行的外部原因。如：CNC系統是否處于“到位檢查”中：是否處于“機床鎖住”狀態：是否處于“等待速度到達”信號接通：在主軸每轉進給編程時是否等待“位置編碼器”的測量信號；在螺紋切削時，是否處于等待‘主軸I轉信號”進給速度倍率是否設定為0%，等等。 

　　2）復位狀態顯示，指示系統是否處于“急?！睜顟B或是“外部復位”信號接通狀態。 

　　3）TH報警狀態顯示。它可以顯示出報警時的紙帶錯誤孔的位置。 

　　4）存儲器內容以及磁泡存儲器異常狀態的顯示。 

　　5）位置跟隨誤差的顯示。 

　　6）伺服駱動部分的控制信息顯示 

　　7）編碼器、光柵等位置測量元件的輸入脈沖顯示等等 

　　⑶故障信息顯示在數控系統中，故障信息一般以“報警顯示”的形式在CRT進行顯示。報警顯示的內容根據數控系統的不同有所區別。這些信息大都以“報警號”，加文本的形式出現，具體內容以及排除方法在數控系統生產廠家提供的“維修說明書”上可以查閱。 

　　通過外部設備監控是指采用計算機、PLC編程器等設備，對數控機床的各部分狀態進行自動診斷、檢查和監視的一種方法。如：通過計算機、PLC編程器對PLC程序以梯形圖、功能圖的形式進行動態檢測，它可以在機床生產廠家未提供PLC程序時，進行PLC程序的閱動態波形顯示等內容，通常也需要借助必要的在線監控設備進行。 

　　隨著計算機網絡技術的發展，作為外部設備在線監控的一種，通過網絡聯接進行的遠程診斷技術正在進一步普及、完善。通過網絡，數控系統生產廠家可以直接對其生產的產品在現場的工作情況進行檢測、監控，及時解決系統中所出現的問題，為現場維修人員提供指導和幫助。 

　　3．脫機測試 

　　脫機測試亦稱“離線診斷”，它是將數控系統與機床脫離后，對數控系統本身進行的測試與檢查。通過脫機測試可以對系統的故障作進一步的定位，力求把故障范圍縮到最小。如：通過對印制線路板的脫機測試，可以將故障范圍定位到印制電路板的某部分甚至某個芯片或器件，這對印制電路板的修復是I分必要的。數控系統的脫機測試需要專用診斷軟件或專用測試裝置，因此，它只能在數控系統的生產廠家或專門的維修部門進行。 

　　隨著計算機技術的發展，現代CNC的離線診斷軟件正在逐步與CNC控制軟件一體化有的系統已將“專家系統”引入故障診斷中。通過這樣的軟件，操作者只要在CRT/MDI上作一些簡單的會話操作，即可診斷出CNC系統或機床的故障。 

　　數控機床常見機械故障及防范措施 

　　一、主軸部件故障 

　　由于使用調速電機，數控機床主軸箱結構比較簡單，容易出現故障的部位是主軸內部的刀具自動夾緊機構、自動調速裝置等。為保證在工作中或停電時刀夾不會自行松脫，刀具自動夾緊機構采用彈簧夾緊，并配行程開關發出夾緊或放松信號。若刀具夾緊后不能松開，則考慮調整松刀液壓缸壓力和行程開關裝置或調整碟形彈簧上的螺母，減小彈簧壓合量。此外，主軸發熱和主軸箱噪聲問題，也不容忽視，此時主要考慮清洗主軸箱，調整潤滑油量，保證主軸箱清潔度和更換主軸軸承，修理或更換主軸箱齒輪等。 

　　二、進給傳動鏈故障 

　　在數控機床進給傳動系統中，普遍采用滾珠絲杠副、靜壓絲杠螺母副、滾動導軌、靜壓導軌和塑料導軌。所以進給傳動鏈有故障，主要反映是運動質量下降。如：機械部件未運動到規定位置、運行中斷、定位精度下降、反向間隙增大、爬行、軸承噪聲變大(撞車后)等。 

　　對于此類故障可以通過以下措施預防： 

　　(1)提高傳動精度調節各運動副預緊力，調整松動環節，消除傳動間隙，縮短傳動鏈和在傳動鏈中設置減速齒輪，也可提高傳動精度。 

　　(2)提高傳動剛度。調節絲杠螺母副、支承部件的預緊力及合理選擇絲杠本身尺寸，是提高傳動剛度的有效措施。剛度不足還會導致工作臺或拖板產生爬行和振動以及造成反向死區，影響傳動準確性。 

　　(3)提高運動精度。在滿足部件強度和剛度的前提下，盡可能減小運動部件的質量，減小旋轉零件的直徑和質量，以減小運動部件的慣性，提高運動精度。 

　　(4)導軌滾動導軌對贓物比較敏感，必須要有良好的防護裝置，而且滾動導軌的預緊力選擇要恰當，過大會使牽引力顯著增加。靜壓導軌應有一套過濾效果良好的供油系統。 

　　三、自動換刀裝置故障 

　　自動換刀裝置故障主要表現在：刀庫運動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩定、機械手運動誤差較大等。故障嚴重時會造成換刀動作卡住，機床被迫停止工作。 

　　1.刀庫運動故障 

　　若連接電機軸與蝸桿軸的聯軸器松動或機械聯接過緊等機械原因，會造成刀庫不能轉動，此時必須緊固聯軸器上的螺釘。若刀庫轉動不到位，則屬于電機轉動故障或傳動誤差造成。若出現刀套不能夾緊刀具，則需調整刀套上的調節螺釘，壓緊彈簧，頂緊卡緊銷當出現刀套上/下不到位時，應檢查撥叉位置或限位開關的安裝與調整情況。 

　　2.換刀機械手故障 

　　若刀具夾不緊、掉刀，則調整卡緊爪彈簧，使其壓力增大，或更換機械手卡緊銷若刀具夾緊后松不開，應調整松鎖彈簧后的螺母，使最大載荷不超過額定值。若刀具交換時掉刀，則屬于換刀時主軸箱沒有回到換刀點或換刀點漂移造成，應重新操作主軸箱，使其回到換刀位置，重新設定換刀點。 

　　四、各軸運動位置行程開關壓合故障 

　　在數控機床上，為保證自動化工作的可靠性，采用了大量檢測運動位置的行程開關機床。經過長期運行，運動部件的運動特性發生變化，行程開關壓合裝置的可靠性及行程開關本身品質特性的改變，對整機性能產生較大影響。一般要適時檢查和更換行程開關，可消除因此類開關不良對機床的影響。 

　　五、配套輔助裝置故障 

　　1.液壓系統 

　　液壓泵應采用變量泵，以減少液壓系統的發熱油箱內安裝的過濾器，應定期用汽油或超聲波振動清洗。常見故障主要是泵體磨損、裂紋和機械損傷此時一般必須大修或更換零件。 

　　2.氣壓系統 

　　用于刀具或工件夾緊、安全防護門開關以及主軸錐孔吹屑的氣壓系統中，分水濾氣器應定時放水，定期清洗，以保證氣動元件中運動零件的靈敏性。閥心動作失靈、空氣泄漏、氣動元件損傷及動作失靈等故障均由潤滑不良造成，故油霧器應定期清洗。此外，還應經常檢查氣動系統的密封性。 

　　3.潤滑系統 

　　包括對機床導軌、傳動齒輪、滾珠絲杠、主軸箱等的潤滑。潤滑泵內的過濾器需定期清洗、更換，一般每年應更換一次。 

　　4.冷卻系統 

　　它對刀具和工件起冷卻和沖屑作用。冷卻液噴嘴應定期清洗。 

　　5.排屑裝置 

　　排屑裝置是具有獨立功能的附件，主要保證自動切削加上順利進行和減少數控機床的發熱。因此排屑裝置應能及時自動排屑，其安裝位置一般應盡可能靠近刀具切削區域。 

　　六、結語 

　　數控機床是采用計算機控制，機電一體化的自動化加工設備，數控機床的使用是一項技術應用工程。正確預防和有效維修是提高數控機床使用效率的基本保證。對于常見的機械故障，雖然出現的機會不多，但絕不容忽視應綜合分析和判斷故障根源，盡可能縮短故障停機時間，以利于數控機床性能的高效發揮。　　 

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