数控机床故障的实用诊断方法

6、单步执行程序确定故障点

　　很多数控系统都具有程序单步执行功能，这个功能是在调试加工程序时使用的。当执行加工程序出现故障时，采用单步执行程序可快速确认故障点，从而排除故障。

　　例如一台采用西门子公司840D系统的数控磨床，在机床调试期间，外方技术人员将数控装置的数据清除，重新输人机床数据和程序后，进行调试；在加工工件时，一执行加工程序数控系统就死机，不能执行任何操作，关机重新启动后，还可以工作，但一执行程序又死机。怀疑加工程序有问题，但没有检查出问题，并且这个程序以前也运行过。当用单步功能执行程序时，发现每次死机都是执行到子程序L110的 N220时发生的，程序N220语句的内容为G18D1，是调用刀具补偿，检查刀具补偿数据发现是0，没有数据。根据机床要求，将刀具补偿值P1赋值10 后，机床加工程序正常执行，再也没有发生死机的现象。

7、直观观察法

　　直观观察法就是利用人的手、眼、耳、鼻等感觉器官来寻找故障原因。这种方法在维修中是非常实用的。

　　例如一台淬火机床，在开机回参考点时，Y轴不走，观察故障现象，发现在让Y轴运动时， Y轴不走，但屏幕上Y轴的坐标值却正常变化，并且观察Y轴伺服电动机也正常旋转，因此怀疑伺服电动机与丝杠间的联轴节损坏，拆开检查确实损坏，更换新的联轴节故障消除。又如一台数控沟道磨床开机后有时出现11号报警，指示UMS标识符错误，可能是机床制造厂家存储在UMS中的程序不可用，或在调用的过程中出现了问题。出现故障的原因可能是存储器模板或者UMS子模板出现问题。将存贮器模板拆下检查，发现电路板上A、B间的连接线已腐蚀，接触不良，将这两点焊接上后，开机测试，再也没有出现这个报警。

8、测量法

　　测量法是诊断机床故障的基本方法，当然对于诊断数控机床的故障也是常用方法。测量法就是使用万用表、示波器、逻辑测试仪等仪器对电子线路进行测量。

　　例如一台采用西门子系统的外圆磨床，在起动磨轮时，出现7021(GRINDING WHEEL SPEED)号报警，指示磨轮速度不正常，观察磨轮发现速度确实很慢。分析机床的工作原理，磨轮主轴是通过西门子伺服模块6SN1123-1AA00控制的，而速度给定是通过一滑动变阻器凡来调节的。这个变阻器的滑动触点随金刚石滚轮修整器的位置变化而变化，从而用模拟的办法保证磨轮直径变小后，转速给定电压提高，磨轮转速加快，使磨轮的线速度保持不变。线路连接如图2-10所示，测量伺服模块的模拟给定输人56号和14号端子间的电压，发现只有2.6V左右。因为给定电压低，所以磨轮转速低。根据原理分析，R3在磨床内部，其滑动触头跟随砂轮直径的大小变化，因为机床内工作环境恶劣、容易损坏，并且测量R1和R2没有问题，电源电压也正常。为此将Ra拆下检查，发现电缆插头里有许多磨削液，清洁后，测量其阻值变化正常，.重新安装，机床故障消除。

　　又如一台数控磨床Z轴找不到参考点，这台机床在机床回参考点时X、Y轴回参考点时没有问题，Z轴回参考点时，出现压限位报警，手动还可以走回。观察Z轴回参考点的过程，在压上零点开关后，Z轴减速运行，但不停一直运动到限位才停止。根据原理分析认为，可能编码器零点脉冲有问题，用示波器检查编码器的零点脉冲，确实没有，购买新的编码器换上后，机床正常工作。

9、互换法确定故障点

　　有些关于系统的故障，由于涉及的因素较多，比较复杂，采用互换法可以快速准确定位故障点。

　　例如一台数控车床出现故障，主轴旋转时，出现7006号报警，指示主轴速度超差，观察主轴确实也旋转了，但屏幕上没有显示主轴实际转速，因此怀疑主轴编码器有问题，将该机床的主轴编码器与另一台机床的主轴编码器对换，另一台机床出现7006号报警，从而确定为主轴编码器损坏。

　　又如一台数控车床在正常加工时突然掉电，按系统启动按钮：，系统启动不了，面板上的指示灯一个也不亮。测量系统电源的5V直流电源，在启动按钮按下瞬间，电压上升，然后快速下降至0。因此首先怀疑系统电源模块有问题，但换上备用电源模块，故障依旧，说明电源模块没有问题。继续检查发现主轴编码器连接电缆破损，一根线与地短路，处理后机床恢复正常使用。

10、原理分析法

　　原理分析法是排除故障的最基本方法，当其他检查方法难以奏效时，可以从机床工作原理出发，一步一步地进行检查，最终查出故障原因。

　　以上介绍了诊断数控机床故障的10种方法。在诊断机床故障时，这些方法往往要综合使用，单纯地使用某一方法很难奏效。这就要求维修人员要具有一定的维修经验，合理地、综合地使用诊断方法，使机床故障能够尽快地排除。

　　综上所述，数控机床是当代高新技术机、电、光、气一体化的结晶，电气复杂，管路交叉林立。如何能迅速找出故障、隐患，并及时排除？如何能维修好这些昂贵的设备？这可能是摆在维修人员面前的一道难题。那么如何去解决这一难题呢？我觉得必须做到以下的“五要”，要多看资料、要多问多请教别人、要多作数据记录多作总结、要多思多想、要多观察多实践。

1.要多看资料

　　要多看数控系统资料。每一台机床都会配有所使用的数控系统的相关资料，如操作说明书、参数说明书、维修说明书等等。多看数控系统资料的目的是要了解各种数控系统和PLC可编程序控制器的特点和功能；要了解数控系统的报警及排除方法；要了解NC, PLC机床参数设定的含义；要了解PLC的编程语言；要了解数控加工程序编程的方法；要了解控制面板的操作和各菜单的内容；要了解主轴和走刀电动机的性能和驱动器的特征等等。往往数控资料一大堆，怎么看？主要要突出重点，搞清来龙去脉，作为一名维修人员，重点是吃透数控系统的基本组成和结构，掌握方框图、动力线和信号线的走向，灵活运用数控系统所提供的维修功能，了解各LED指示灯的含义。然后，搞清参数的设定方法和各个参数的含义及其调整方法。最后学习一下数控加工程序的编制和各种指令的含义和使用方法。但每部分内容要有重点的了解、掌握。

　　要多看电气图。机床上的每一个电气元件，比如：接触器、继电器、时间继电器等，以及PLC的输入、输出，要在电气图样上一一注明。举一个简单例子来说，比如KM 1为液压泵电动机M1起动的接触器，一般在图上注出其常开、常闭触点的去向。因此，可在其对应的某页上的常开或常闭触点KM1,注明内容为液压泵电动机开。对于大型的数控机床的电气图有几十页，甚至上百页，要看懂表明每个元件的功能要花很长时间。有时，一两次可能

　　还搞不清楚该元件的作用，要多看，消化后再写上。因此，刚才讲到的起动液压泵电动机M1，也应清楚标明是PLC的哪一外输出带动接触器KM1动作的，要做到来龙去脉一清二楚。而对电气线路图中的某些方框图，比如每个轴的驱动器只有一个方框图，只要了解某控制条件（通断情况），对于更详细的东西可等有空再研究、考虑。各个国家的电气符号是不一样的，首先要清楚了解。对于制造厂所编写的厚厚的几本PLC语句表，也要多看，掌握其编程语言，在看懂的基础上进行中文注译。这样可以大大节省以后排除故障的时间，如果等发生故障后再去熟悉了解电气图、PLC语句表，势必要花费大量时间，还往往会造成错误的判断。

　　要多看液压、气动图。在数控机床中，液压、气动和电气是相互依存，密不可分的。在进行故障分析的时候，将液压、气动和电气图样放在一起相互参照阅读，可做到事半功倍的效果。如主轴锁紧刀具是由哪个电磁阀动作的？对应的PLC输出、输入是哪几个？在图上用自己容易看懂的语言进行标注，这样从电气到机械动作一竿到底，同时特别对机电关系比较密切的部分要重点了解。既懂电又懂机，机电一体化，掌握多种本领，这样解决问题的本领就大了。

　　要多看外文资料，提高自己专业外文的阅读能力。当今世界最新、最先进的数控技术都是掌握在外国人的手里，也就是说其资料必然是使用外文编写的。当被翻译成中文的时候，内容就开始落后了。不懂得外文，特别是英语，就无法看懂大量的最新、最先进的外文技术资料，单依靠翻译，往往不太理想。看外文版的技术资料，开始时比较吃力，生字多，多看多记后，常用的专业单词也就这么多，以后看起来就流畅了，一个称职的维修人员要基本掌握语言工具。

2.要多问多请教别人

　　如果专家来你厂安装调试机床，你有机会参加那是最好不过的事情了。这是二次最好的学习机会，因为能从中获得大量的第一手资料和机床调试的方法及技巧。比如在激光测定各轴精度后，电气如何进行修正的办法等。要多问，不懂就要搞清楚。通过这段时间，会有极大的收获，能够获得不少机床厂家内部用于装配调试的资料和手册（对用户是保密的）。当机床投入正式生产之后，也应该经常与机床厂家和专家保持密切的联系。通过FAX、E-MAIL，询问获得解决机床故障疑难的办法及有关资料，还可得到特殊、专用的备件，这是非常有益的。同时对数控系统的代理商，比如SIEMENS, FANUC等公司也应保持良好的关系。多询问，也可及时得到该数控系统深一步的资料及有关备件，还可有机会参加有关数控系统的专题学习班。

　　发生故障后，要向数控机床操作者详细询问故障的全过程，不要不问，或者随便问一下就了事，这样往往得不到正确的现场资料，造成错误的判断，使问题复杂化，延长了机床的修复时间。因此，要多问，问详细一点，了解故障出现的全过程（开始、中间、结束），产生过什么报警信号，当时操作过什么，碰过什么，改过什么，外界环境情况如何？要在充分调查现场，掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来，实际上已经解决了问题的一半，然后再分析解决。对于经验丰富的操作者，他们对机床操作熟悉，加工程序熟悉，机床常见病十分了解，与他们密切配合，对于迅速排除故障十分有利。

　　当其他维修人员在维修机床，而你没有去时，等他们回来后，也应多问一声，刚才发生了什么毛病？他是如何排除的？请他介绍其排除方法。这也是一种较好的学习机会。学习他人正确的排除故障的技巧和方法，特别是向经验丰富的老维修人员学习，把他们的本领学到手，提高自己的水平。

3.要多作数据记录多作总结

　　在日常维修保养数控机床的过程中，要记录有关的各种参数，重点记录机床调整好后的各种有关参数，如NC机床参数、PLC机床参数、PLC程序，以及主轴和各伺服电动机的电流、电压、转速等数据。还要记下电柜中继电器、接触器等在通电和正式加工时的状态（闭合还是断开），以及PLC所有输入、输出LED发光二极管的状态（亮暗、闪烁），或者记录下屏幕上PLC状态X（输入位）、Y（输出位）是0还是1。这样记录下来对以后分析判断故障有极大好处。

　　随身带上笔记本，把每天发生的故障，特别是发生过的故障，如何排除的过程一一记录下来，人的脑子时间长了易忘记，“好记性，不如烂笔头”。数控机床有的故障往往会重复出现，而且经常是这几个故障，只要查一下当时是如何解决的，几分钟就可排除故障，既快又好。如果公司设立有设备报修记录，在排除故障后，记好故障的排除方法，装订成册进行存档。这样，一台数控机床完整的历史档案就有了。

4.要多思多想

　　要多思，要开阔视野。在对数控机床的修理时，往往不够冷静，没有很好地全面分析故障，钻牛角尖。曾经有一个故障，WERNER加工中心的Y轴在加工中突然停机，屏幕上曾多次出现Y轴光栅尺脏的报警，当时就事论事地清洁光栅尺及光栅头2次，结果还是停机。花了几天时间还没有解决，最后才找到了真正的原因。原因是Y轴光栅头到放大器之间的导线出了问题。

　　由于Y轴移动时蛇皮管长期弯曲，导致其中一根位置反馈线到某一位置折断引起机床停机。当时，只注意静态，忽略了动态，曾经出现过控制回路开路报警，但未引起足够的重视。因此，应该把所发生的报警、故障情况全部列出来，通过由表及里，去伪存真，进行综合判断和筛选，预测发生故障的最大可能性，随后进行排除。“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，多思，给你指明了方向。

5.要多观察多实践

　　对于维修人员来说，要胆大心细，敢于动手。只会讲，不动手，修不好数控机床。但是要熟悉情况后再动手，不要盲目，否则会扩大故障，造成事故，后果不堪设想。同时还要善于动手，首先要上机熟悉机床的操作面板和各菜单的内容，做到操作自如。同时也要充分利用数控机床的自诊断技术来迅速地处理解决故障。现在数控技术越发展，其自诊能力越来越强。

　　尽管数控机床故障复杂，千变万化，但只要认真对待，就一定能够依靠自己的力量，把数控机床用好、修好、管好。