淺析：數控機床故障診斷常用方法

源自：技術鄰

作者：南嶽

數控機床具有機、電、液集於一身，技術密集和知識密集的特點，有較高自動化水平和生產效率。現今，數控設備的廣泛運用是工業企業提高設備技術水平有效手段，也是發展的必由之路。而數控設備的數控系統是其核心所在，它的可靠運行，直接關係到整個設備運行正常與否。

也就是說，當數控系統故障發生後，如何迅速診斷的故障出處並解決問題使其恢復正常，是提高數控設備使用率的迫切需要。

　　但是，我國現有數控機床上的數控系統品種極其繁多，既有國產的各檔數控系統，也有來自世界各國的系統。就作者所在企業而言，各式數控機床上使用到的系統就有好幾種，如FANUC O-TC，O-TD系統，西門子810，820，880系統，三菱系統，廣州數控等等。各型系統複雜程度參差不齊，功能各異，結構樣式也不謀多樣。在維修過程中，對於這樣複雜，綜合的系統，故障的診斷是否遵循一定的規律和方法了，如何在諸多故障現象當中，捕捉到癥結所在。作者經過幾年來的探求和工作實踐，總結出幾點方法，主要以接觸最多的，較典型的FANUC系統為背景介紹如下，希望能從方法論的層面上，剖析上述問題：

　　1、直觀法

　　就是利用人的感官注意發生故障時（或故障發生後）的各種外部現象並判斷故障的可能部位。這是處理數控系統故障首要的切入點，往往也是最直接，最行之有效的方法，對於一般情況下「簡單」故障通過這種直接觀察，就能解決問題。在故障的現場，通過觀察故障時（或故障發生後）是否有異響，火花亮光發生，它們來自何方，何處出現焦糊味，何處發熱異常，何處有異常震動等等，就能判斷故障的主要部分，然後，進一步觀察可能發生故障的每塊電路板，或是各種電控元件（繼電器，熱繼電器，斷路器等）的表面狀況，例如是否有燒焦、煙熏黑處或元件、連線斷裂處，從而進一步縮小檢查範圍。再者，檢查系統各種連接電纜有否鬆脫，斷開、接觸不良也是處理數控系統故障時首先需要想到的。

　　這是一種最基本、最簡單、最常用的方法。該方法既適用於有故障報警顯示的較為先進系統，也適用於無故障報警顯示的早期的系統。使用該方法，對於處理一些電氣短路，斷路，過載等是最常用的。使用這一方法雖然簡單，但卻要求維修人員要有一定經驗。在檢修過程中，養成細緻嚴謹工作態度，善於發現問題，解決問題。往往是一絲異常，便是癥結所在。

　　2、利用數控系統的硬體報警功能

　　為了提高系統的可維護性，在現代數控系統中設置有眾多的硬體報警指示裝置，如在NC主板上，各軸控制板上，電源單元，主軸伺服驅動模塊，各軸伺服驅動單元等部件上均有發光二極體或多段數碼管，通過指示燈的亮與滅，數碼管的顯示狀態（如數字編號、符號等）來為維修人員指示故障所在位置及其類型。因此，在處理數控系統故障過程中，如果直觀法不能奏效的，即從外觀上，很難判斷問題所在，或是CRT屏幕不能點亮(電源模塊有故障)的時候，我們可以藉助審視上述各報警裝置，觀察有無報警指示，然後根據指示查閱隨機說明書，依照指示來處理故障。

　　這一方法，對於通用型的各類數控系統，例如FANUC，三菱，西門子系統，因其系統設計較為完善，已充分考慮到系統中最常見可能故障形式，內置較多硬體報警裝置，所以尤為見效。但這一方法，是以手頭有詳盡報警說明為前提的。

　　3、充分利用數控系統的軟體報警功能

　　現今，CNC系統都具有自診斷功能。在系統工作期間，能定時用自診斷程序對系統進行快速診斷。一旦檢測到故障，立即將故障以報警的方式顯示在CRT上或點亮面板上報警指示燈。而且這種自診斷功能還能將故障分類報警。如①誤操作報警②有關伺服系統報警；③設定錯誤報警④各種行程開關報警等等，維修時，可根據報警內容提示來查找問題的癥結所在。但這一方法，同樣是以手頭有詳盡報警說明為前提的。

　　4、利用狀態顯示的診斷功能

　　現代數控系統不但能將故障診斷信息顯示出來，即方法3所述，而且能以診斷地址和診斷數據的形式提供診斷的各種狀態，就FANUC系統為例，系統提供指示系統與機床之間介面I/O信號狀態，或PC與CNC裝置之間，PC與機床之間介面的I/O信號狀態的「D」（diagnosis parameter）參數，也就是說，可以利用CRT畫面的狀態顯示（通常是二進位位元組「0」和「1」指示），來檢查數控系統是否將信號輸入到機床；或是機床側各種主令開關，行程開關等通斷觸發的開關信號是否按要求正確輸入到數控系統中。總之，通過列出上述狀態情況，可將故障區分出是在機床一側還是數控系統一側，從而可將故障鎖定在某一元件上，得而解決問題。

　　這一切都得益於系統提供完善的狀態顯示功能，為故障診斷打開了一扇明了「窗口」，運用這一方法，對於診斷動作複雜機構故障如換刀機構起到極大作用。也是診斷故障基本方法之一。但使用的前提是系統提供狀態顯示功能。

　　5、發生故障時，應及時核對數控系統參數

　　系統參數變化會直接影響到機床的性能，甚至使機床發生故障，整機不能正常工作。在設計和製造數控系統時，雖已考慮到系統的可靠性問題，但不可能排除外界的一切干擾，而這些干擾有可能引起存儲器內個別參數的變化。同時，人為誤操作使得系統參數變更也是可能的，作者在工作中，就碰到過，因誤操作使得系統出現動作異常。所以，在診斷故障過程，如果嘗試上述幾項方法後，問題仍不能解決的話，我們可以核對系統參數，看是否是參數變更導致的，這類故障便是我們的「軟」故障。

　　幾種方法，各有特點，及使用範圍。對於較為複雜的故障，需要將幾種方法同時綜合運用，才能產生較好的效果，正確判斷出故障起因和故障的具體部位。

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