數控機床特殊故障的診斷分析與處理
1、具體故障診斷維修實(shí)例
1.1? 某數控立式車(chē)床“標頭 SKP”閃爍不停止故障
故障現象：數控立式車(chē)床采用 FANUC 0T 數控系統，當選擇編輯 EDIT/ 自動(dòng) AUTO 方式時(shí)，機床顯示器出現“標頭 SKP”閃爍不停，無(wú)法正常運行，只有按下 RESET 鍵后才能切換到其他方式（如 MDI 方式），且其它方式無(wú)此故障現象。
故障分析及解決方案：機床出現“標頭 SKP”閃爍，一般情況下，是由于正在通過(guò) RS232 通訊接口進(jìn)行加工程序的傳輸，當程序傳輸結束后，機床即可恢復正常。但此機床的加工程序已經(jīng)傳輸完成，根本不處于程序傳輸狀態(tài)，又檢查數控系統、計算機和通訊有關(guān)的參數（如波特率、數據位、停止位等）均正常。排除常見(jiàn)故障原因外，再將機床調為 MDI 方式，檢查是否能正常手動(dòng)輸入程序，發(fā)現當輸入 G 代碼（如 G01）還未按下“input”按鍵時(shí)，G 代碼已經(jīng)被輸入到系統中，故障原因可能和“input”按鍵有關(guān)，隨之拆下該數控機床特殊故障的診斷分析與處理按鍵發(fā)現里面有水珠，同時(shí)，并測量其電阻值約 95Ω（按鍵處于常開(kāi)狀態(tài)），接近于“短路”狀態(tài)，正常電阻值應趨向于無(wú)窮大，接近于“斷路”狀態(tài)，將按鍵清理干燥后重新安裝測試，未出現“標頭 SKP”閃爍，故障排除。為了理清引發(fā)故障的根本原因，選擇EDIT/ AUTO 方式，按一下“input”按鍵故障復現（這一現象操作和維護人員均很少注意），進(jìn)一步驗證了該故障是由于按鍵異常造成的。
小結：該故障的特殊之處在于看似屬于通訊故障，實(shí)則是硬件故障（按鍵內部進(jìn)水短路），此類(lèi)故障比較少見(jiàn)，且迷惑性很大，面對此類(lèi)故障，先要清楚造成故障的過(guò)程和原理，再設法從和故障相關(guān)的其他方面著(zhù)手，進(jìn)而找到故障診斷突破口，如此例中，在 MDI 狀態(tài)驗證能否正常輸入 G 代碼，從而查出“input”按鍵故障。
1.2? 某數控車(chē)床“方式選擇”故障
故障現象：該數控車(chē)床采用 FANUC 0iD 數控系統，開(kāi)機后方式選擇旋鈕開(kāi)關(guān)失效，無(wú)論選擇何種運行方式，數控系統顯示的都是 MDI 方式，無(wú)法正常進(jìn)行方式選擇，且無(wú)任何報警。
故障分析及解決方案：對于方式選擇故障，一般情況下可考慮以下因素：（1）方式選擇開(kāi)關(guān)直接連接的電纜脫落，故障率占 50% 以上；（2）方式選擇開(kāi)關(guān)硬件本身?yè)p壞，依據故障記錄可知，故障率約占40%；（3）其他方面間接引起的此類(lèi)故障，故障率約占 10%。按照以上分析，首先，拆下機床操作面板，檢查方式選擇開(kāi)關(guān)連接電纜，均無(wú)脫落，也沒(méi)有虛接。然后又更換新的方式選擇開(kāi)關(guān)，故障仍然復現。
另外，機床沒(méi)有任何報警提示，給維修人員帶來(lái)較大的困難。為了徹底查明故障原因，結合 FANUC 系統 PMC 和方式選擇地址信號控制原理，系統處于何種運行方式主要由地址信號 G43 來(lái)控制，具體控制和對應關(guān)系見(jiàn)表 1。
表 1 方式選擇地址信號
根據“無(wú)論選擇何種運行方式，系統始終顯示MDI 方式”這一故障現象，從表 1 可以看出，地址信號 MD1（G43.0）、MD2（G43.1）、MD4（G43.2）、DNCI（G43.5）、ZRN（G43.7）一直都為 0，那么有一種可能，以上地址信號沒(méi)有 24V 電源供給，這種可能也同樣可以造成此故障?，F將方式選擇開(kāi)關(guān)分別打到不同方式，使用萬(wàn)用表依次測量開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)端子，電壓均為 0V。結合機床相關(guān)電氣原理圖，檢查電氣柜發(fā)現，有一給方式選擇開(kāi)關(guān)供電的 24V 電源線(xiàn)虛接，重新緊固后并進(jìn)行方式選擇測試，機床恢復正常，故障徹底排除。
小結：該故障的特殊之處在于表面看似是方式選擇開(kāi)關(guān)或者地址信號控制方面的故障，其實(shí)是電源故障。解決該問(wèn)題的關(guān)鍵是選擇的 PMC 地址信號控制關(guān)系，數控機床有時(shí)會(huì )出現故障現象相同，但故障原因不同，這就需要維修人員加強日常學(xué)習，明白控制原理，不斷提高自身的理論素養，從“原理”上著(zhù)手解決故障，以不變應萬(wàn)變，往往會(huì )起到事半功倍的效果。
1.3? 某立式加工中心自動(dòng)執行程序故障
故障現象：某加工中心采用三菱數控系統，在執行程序“T** M06；G91 G01 X100 F200；M30”過(guò)程中，當執行完換刀指令后出現循環(huán)停止（循環(huán)停止按鍵紅燈亮），未繼續執行語(yǔ)句 G91 G01 X100 F200，當再次按下循環(huán)啟動(dòng)按鍵后又能往下繼續運行程序。
故障分析及解決方案：該機床采用無(wú)機械手自動(dòng)換刀系統，斗笠式刀庫，刀庫的前進(jìn) / 后退以及機床主軸松 / 緊刀均采用氣壓驅動(dòng)。每次只在執行帶有換刀指令的程序時(shí)才出現上述故障，于是，需要先捋清整體換刀流程（見(jiàn)圖 1）及相關(guān)信號檢測值是否正確，檢查后未發(fā)現異常。又根據故障現象“再次按下循環(huán)啟動(dòng)按鍵后又能往下繼續運行程序”，說(shuō)明有一種可能是換刀過(guò)程中某個(gè)步驟異常，在換刀完成后又恢復了正常，但間接影響了下面 G 代碼的執行（可能是影響了順利執行G 代碼的某一前提條件）。
依據這一思路，仔細觀(guān)察后發(fā)現，當換刀進(jìn)行到“主軸吹氣”這一步驟時(shí)（持續 2 秒），相應的氣管有漏氣現象，當主軸夾緊刀具后此氣路控制閥已自動(dòng)關(guān)閉恢復正常，且換刀流程正確，故障迷惑性較大。但是，氣管漏氣（整個(gè)機床氣動(dòng)系統的一支路）過(guò)程中可能造成了氣動(dòng)系統壓力瞬間低于壓力傳感器的設定值（很快又得到了恢復），在壓力傳感器檢測異常的瞬間導致了循環(huán)停止，當再次按下循環(huán)啟動(dòng)時(shí)，因為壓力值已經(jīng)恢復正常，所以又能往下執行程序。更換新的氣管并測試，故障徹底排除，驗證了上述分析過(guò)程的正確性。
圖 1? 換刀流程
小結：該故障的特殊之處在于故障現象是程序執行問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上是換刀過(guò)程中“遺留”的故障間接影響了G 代碼的執行，只有熟悉整個(gè)換刀步驟以及每一步信號檢測過(guò)程，才能準確進(jìn)行故障定位。
2、結語(yǔ)
綜上，排除數控機床特殊故障的一般思路如下，首先，認真觀(guān)察故障現象，不放過(guò)任何細節（包括詢(xún)問(wèn)機床操作人員），可能某個(gè)細節就是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。其次，使用常規故障診斷方法依次排除常見(jiàn)的故障原因，逐步把診斷范圍縮小。最后，既要深刻理解電氣控制“原理”，又要發(fā)散思維方式，參考“經(jīng)驗”但不能只靠“經(jīng)驗”，分析可能引發(fā)故障的間接可能和不常見(jiàn)的某些原因，逐步揭開(kāi)故障的“神秘面紗”，消除各種故障的隱蔽性，從而順利排除故障。
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