隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，加工中心在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日漸廣泛，高自動化、高效率的優(yōu)勢設(shè)備給現(xiàn)代制造增添了強勁的動力，隨之而來的問題是如何維護好這些設(shè)備便顯得尤為重要。以下就現(xiàn)場故障分為5個方面來進行說明。
1 外部信號故障
加工中心的外圍信號主要用在如軸、刀庫、機械手、交換工作臺、輔助設(shè)備、模塊外部接口及控制電器的輔助觸點等部位。主要功能包括：液位檢測、溫度檢測、壓力檢測、到位檢測、行程檢測、狀態(tài)檢測、按鈕觸點以及各種使能等。這類外圍信號通常都設(shè)置了相應(yīng)的報警代碼和提示信息，維護人員通過提示便能快捷地定位故障點。同時，也可通過:A= 梯形圖、信號狀態(tài)查閱界面以及:B= 裝置指示燈來綜合診斷。找到故障點后結(jié)合實際情況進行調(diào)整、維修或更換。偶爾也遇到庫存?zhèn)浼狈Φ那闆r，在確定不影響機床正常運行的情況下，可暫時將故障點短接，以緩解生產(chǎn)壓力，備件一到及時更換。對一些動作頻率相對較高的部位，應(yīng)特別注意觀察和記錄，如：主軸刀具狀態(tài)、回參考點擋塊、交換工作臺位置檢測、刀庫和機械手位置狀態(tài)等。外部信號范圍廣，故障多，以下簡要舉幾例說明之。
�。�1）一臺THM6350臥式加工中心出現(xiàn)“"1008液壓壓力不足”報警，且該報警有規(guī)律地出現(xiàn)，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)實際壓力完全滿足。這是典型的輔助設(shè)備外部報警。報警提示，該壓力繼電器已損壞。因備件庫中暫時無該型壓力繼電器，萬用表測量該點兩端阻值滿足短接要求。同時，交待操作工在備件未到期間，必須注意實際液壓壓力情況，并隨時報告。經(jīng)處理，緩解了生產(chǎn)壓力。
�。�2）一臺VMC1000C立式加工中心，采用FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng)，Z、A 兩軸為一雙軸模塊驅(qū)動。在拆走旋轉(zhuǎn)臺后，出現(xiàn)“401 Z AXIS READY OFF”報警信息。
因任務(wù)需要，決定暫時使用X、Ｙ、Ｚ三軸進行其它工件加工。應(yīng)將A 軸屏蔽，其屏蔽步驟是：首先修改NC參數(shù)?NO 1023的A為“—4”；然后將PMC中的保持繼電器K8.2設(shè)為“1”；最后將原驅(qū)動模塊的接口封鎖處理。到現(xiàn)場初步檢查后認為已做到，但報警仍然未清除。分析認為原因出在封鎖未生效，拆開所使用連接器發(fā)現(xiàn)里面未短接，而且型號有誤。最后使用型號為HRIOS F140-2015的PCR-EV20MDT的連接器，并將其9 和10（即*DRDYn 和*MCONn）短接封鎖后，機床報警清除，滿足了工作需求。原因出在工作人員把連接器使用錯。
�。�3）一進口五坐標加工中心，采用AB10數(shù)控系統(tǒng)。自動刀庫不能正常換刀，刀盤轉(zhuǎn)到正確刀位后來回旋轉(zhuǎn)，未正常判別刀位。該刀庫記數(shù)方式采用8421 代碼，使用5個感應(yīng)器判別，即感應(yīng)頭對應(yīng)金屬刀盤上有孔為“0”，反之為“1”。調(diào)查情況時得知，近期機修人員拆卸過刀庫，但拆卸時是整體移出，排除上、下刀盤位置異位，手動方式單步旋轉(zhuǎn)正常。據(jù)控制原理分析認為是數(shù)刀不正確，應(yīng)檢查5個感應(yīng)信號狀態(tài)正常與否（感應(yīng)器淡綠色指示燈亮表示電源送到，黃色指示燈亮表示感應(yīng)狀態(tài)為1）。手動方式下旋轉(zhuǎn)刀盤一周，仔細觀察發(fā)現(xiàn)3號感應(yīng)器一直保持同一狀態(tài)。到此，判斷要么是感應(yīng)頭上有臟物或鐵屑，要么感應(yīng)器已損壞。將手指伸進孔中觸摸發(fā)現(xiàn)上面有鐵屑，清除后，信號狀態(tài)恢復(fù)，執(zhí)行自動換刀正常。
2 連接器件故障
連接器件主要指導(dǎo)線和連接器。這類故障主要表現(xiàn)在" 個方面：一是導(dǎo)線破損、斷裂；二是線間出現(xiàn)短路或干擾；三是接頭處或接口連接不良；四是錯接或誤插。連接器件作為設(shè)備的信息通道，在支持設(shè)備的運行中具有舉足輕重的作用。據(jù)我們維護中不完全統(tǒng)計，機床故障的近三成是該方面所致。加工環(huán)境及條件是該方面的直接原因，也有一部分歸屬于使用時間過長而老化、腐蝕的緣故。
如：一臺寧江THM6350臥式加工中心，配置FANUC 0i-M數(shù)控系統(tǒng)。在交換工作臺時，按下“手動/自動啟動”按鈕后，托板（內(nèi)工作臺）升起，而托板架未上升，始終保持此狀態(tài)，無法實現(xiàn)工作臺的交換。該托板架的升降由液壓系統(tǒng)控制。檢查液壓壓力正常，查看控制托板架上升的電磁閥發(fā)現(xiàn)未執(zhí)行。該電磁閥由繼電器KA13的常開觸點控制，而繼電器KA13的線圈由PMC輸出點Y1004.1直接供給24V電源。通過PMC狀態(tài)顯示功能檢查Y1004.1的狀態(tài)，執(zhí)行前后始終為“0”，即未給出信號。分析認為，某一輸入條件未得到滿足使機床處于等待狀態(tài)。決定從Y1004.1入手，利用PLC梯形圖動態(tài)顯示功能來診斷故障。涉及的主要梯形圖如圖$ 所示。在手動方式下，正常交換工作臺導(dǎo)通路徑如圖中箭頭方向，即要滿足R68.3、 R62.0 和Y1003.5導(dǎo)通。從梯形圖可以看出，R68.3導(dǎo)通條件是R68.2和R62.0導(dǎo)通，R62.0又由外部信號來控制。動態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)X1004.5通，X1006.3未變化。經(jīng)查X1006.3為托板（工作臺）上升到位信號。用金屬尺靠近感應(yīng)頭發(fā)現(xiàn)信號無變化，以為是感應(yīng)器本身損壞。更換后發(fā)現(xiàn)故障依舊。校線時發(fā)現(xiàn)24V導(dǎo)線已斷路。拆開護板后發(fā)現(xiàn)因油質(zhì)腐蝕該導(dǎo)線一接頭已斷路，重新接好后。機床恢復(fù)正常。
連接器件作為控制元件之間的信息傳遞通道，和生活中的通道一樣，必須經(jīng)常進行疏通，以防止通道堵塞、斷流、分支和交叉等異常情況發(fā)生。因此，我們應(yīng)高度重視機床連接器件的日常護理工作，保持機床各部位干凈整潔，確保線路連接及走向的嚴謹合理，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，對不合理和有后患的地方應(yīng)及時進行優(yōu)化性改進，以提高使用的可靠性。
3 執(zhí)行元件故障
這里所說的執(zhí)行元件包括：電動機、繼電器、接觸器、電磁閥等。相對來說，這部分元器件是打開控制柜最能直觀見到的。出現(xiàn)此類故障后，應(yīng)注重排除的先后順序。比如出現(xiàn)電動機過載，可能原因有電動機過熱、有雜物堵塞、空開或接觸器損壞、電動機損壞及加工條件過高等。此時脫開電動機線就可以分清是電動機側(cè)還是強電柜側(cè)有問題。有時，甚至通過目視、觸摸、氣味、聲音等直觀法就可以得出結(jié)論。
如：一臺THK46100臥式加工中心，采用FANUC 0-mate數(shù)控系統(tǒng)。在自動方式加工過程中，出現(xiàn)“1019 RELAY OVERLOAD”報警。查閱外部報警信息表提示為空開跳閘。打開電氣柜發(fā)現(xiàn)QF2空開已跳閘，以為是電壓瞬間波動過大所致。重新合上空開后報警消除。試加工后，再次跳閘。經(jīng)查，發(fā)現(xiàn)切削液電動機啟動瞬間猛烈跳動，10S左右又跳閘。檢查電動機已損壞，更換后，機床恢復(fù)正常。
4 各種參數(shù)、數(shù)據(jù)和程序故障
參數(shù)、數(shù)據(jù)和程序是數(shù)控設(shè)備運行必不可少的條件。其中，主要包括NC 機床參數(shù)、PMC參數(shù)、補償參數(shù)、PLC程序、換刀程序、宏程序和加工程序等。此類故障主要表現(xiàn)為以下幾方面：（1）系統(tǒng)參數(shù)丟失，導(dǎo)致系統(tǒng)混亂或某項功能喪失；（2）系統(tǒng)參數(shù)部分或個別發(fā)生了變化；（3）操作不當，出現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入錯誤；（4）有關(guān)程序被丟失、改動及編制不妥；（5）對參數(shù)或數(shù)據(jù)修改過程中設(shè)置不當。一旦參數(shù)破壞嚴重，常常需要重裝系統(tǒng)才能夠恢復(fù)。
一臺寧江THM6350臥式加工中心，采用FANUC 0i-M數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，出現(xiàn)機床運動的實際尺寸與給定值不符，無報警信息。該機床在此故障前曾發(fā)生過在操作" 軸運動時數(shù)顯變化而實際位置不動，檢查發(fā)現(xiàn)" 軸皮帶輪被拉斷所致。更換皮帶輪后對" 軸零點偏置（參數(shù)1850）進行了修正。剛試運行便發(fā)現(xiàn)了實際值與給定值不符的現(xiàn)象。此類故障通常有( 種可能原因：一是位置環(huán)問題，這其中包括如光柵尺、編碼器及它們的連接電纜故障，也可能是伺服模塊級的故障。二是涉及到數(shù)控參數(shù)問題，如進給單位（公制6 英制）、檢測倍乘比參數(shù)的設(shè)置是否發(fā)生了變化。三是機械上存在一定的阻力或聯(lián)接松動所致。以上述原因分析為依據(jù)，我們由易到難逐一進行了檢查排除。經(jīng)查，該故障是由于進給單位的參數(shù)設(shè)置由原來的公制變成了英制，即參數(shù)1001#0由“0”變成了“1”。將參數(shù)改回“0”后，機床恢復(fù)正常。 <BR
特別提到的是在加工中心的自動換刀過程中，執(zhí)行到某一句突然中斷，出現(xiàn)無資料提示的報警號且信息提示。這時，應(yīng)仔細在系統(tǒng)中找到換刀程序（大型刀庫的換刀程序同樣分主程序和子程序，可采用查找功能找到故障段），讀懂停頓語句的含義，分析邏輯關(guān)系，有效利用程序來診斷故障。同時，確保換刀程序沒有發(fā)生變化。 5 伺服系統(tǒng)故障
為了保證加工中心能達到較高的加工精度，必須具有性能優(yōu)良、可靠性強、精度高的伺服系統(tǒng)來支持。隨著數(shù)控事業(yè)日新月異的發(fā)展，伺服系統(tǒng)也得到了前所未有的進步。位置伺服的三環(huán)結(jié)構(gòu)，充分利用了設(shè)備的潛力，高速及其準確的定位，使數(shù)控機床得到了廣泛的應(yīng)用。伺服系統(tǒng)已全面進入了交流伺服時代，模塊化、集成化、開放化是其發(fā)展的趨勢。同時，給維護工作也帶來了極大的方便，一旦出現(xiàn)故障后，為了贏得生產(chǎn)時間，可采用備件替換法使機床及時得到恢復(fù)。由于伺服系統(tǒng)的速度環(huán)和電流環(huán)的可靠性較高，通常，現(xiàn)場中伺服系統(tǒng)故障以位置環(huán)的故障率為最高，因為如編碼器、光柵尺、伺服電動機等機構(gòu)受外部影響較大。
現(xiàn)代數(shù)控設(shè)備已具有強大的故障自診斷能力。伺服故障發(fā)生后，可以通過兩種途徑得到提示信息：一是驅(qū)動模塊上的%89 或指示燈狀態(tài)，二是根據(jù)":+ 上報警號和信息提示。在不確定情況下，可以通過交叉換位法、備板置換法來診斷。有條件的用戶可以通過建立數(shù)控實驗平臺來診斷。另一方面，在判斷伺服驅(qū)動故障時應(yīng)特別留意以下部位：!保險有無損壞；"模塊或電動機的風(fēng)扇（或散熱器）的運轉(zhuǎn)情況，查看有無積塵和接觸不良；#可以單獨更換部分#"; 板（如軸卡）進行嘗試，此項應(yīng)根據(jù)資料上說明進行；$檢查存儲器的電池電量是否充足；%整流器件或可直接判斷已損壞電子管是否損壞。發(fā)現(xiàn)上述故障完全可以自主修復(fù)。當然，還可以在企業(yè)庫存的壞模塊中進行組合性試利用。事實證明這樣能為企業(yè)節(jié)省大量的維護成本。目前，由于大部分企業(yè)現(xiàn)場維修人員沒有完備的參考資料和修理條件，對集成度高或難于判斷的故障應(yīng)送到專門的板級維修部門修復(fù)。同時，規(guī)模大、損壞頻率高的企業(yè)還可以采用參保方式來節(jié)約成本開銷。
如：一進口TM1800五坐標加工中心，采用SIEMENS 840D 數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中車間突然斷電，待重新啟動機床后，機床出現(xiàn)以下報警：①300201軸A1驅(qū)動器訪問時，錯誤2340；②300901軸A1驅(qū)動器停止信號B被觸發(fā)；③21612通道1 軸（X、Y、Z、C）正在運動時VDI信號“調(diào)節(jié)使能”被復(fù)位；④600707 TURN-STOP C/S P2：SPINDLE DRIVE NOT READY。
從報警信息看出報警（1）和（2）與A軸有關(guān)，各軸模塊同時損壞的可能性在實際故障中是相當小的。初步認為，系統(tǒng)檢測到# 軸驅(qū)動模塊有故障后，導(dǎo)致通道1 軸VDU信號的“調(diào)節(jié)使能”被復(fù)位，以及主軸驅(qū)動未準備好。查看300201報警解釋原因有兩點：“一是與一個或多個模塊的電壓掉電有關(guān)；二是硬件（包括ASICs總線和驅(qū)動模塊）已經(jīng)損壞。”為了防止接觸不良的可能，決定關(guān)斷機床電源，將各接口取下檢查并重新插接。重新啟動機床后發(fā)現(xiàn)起初四個報警已經(jīng)消失，但出現(xiàn)新的報警內(nèi)容為“300006 起碼有一個模塊（模塊驅(qū)動號Y1）在驅(qū)動總線上沒有發(fā)現(xiàn)�！痹陔S后多次重新啟動機床后始終出現(xiàn)300006號報警。初步認為" 軸驅(qū)動模塊已有故障。為進一步縮小范圍，決定先確認" 向軸卡是否有損壞。將" 軸卡換到另一臺正常的完全同型的加工中心上，啟動機床，發(fā)現(xiàn)另一臺機床重演300006號報警，判定A 軸軸卡有故障。其他部分還有無問題Y將完好的Y軸卡換到有故障的機床上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上述報警信息再次出現(xiàn)。A軸軸卡真的出現(xiàn)了問題？按照同樣的替換法，結(jié)果證明% 軸卡確已損壞。購回備件更換后，機床恢復(fù)正常。在采用替換法時，應(yīng)先將懷疑有故障部分換到正常設(shè)備和實驗平臺上測試，避免將完好部件先換上后有再次損壞的可能，造成不必要的經(jīng)濟損失。
6 數(shù)控系統(tǒng)及PLC故障
加工中心的報警信息通常分為CNC報警、PMC報警和主軸報警幾類。數(shù)控系統(tǒng)及PLC常見故障主要有：系統(tǒng)處理混亂而進入死循環(huán)狀態(tài)；系統(tǒng)不能通過自檢；出現(xiàn)RAM、ROM奇偶校驗錯誤；數(shù)據(jù)總線ID錯誤；電壓或電流異常等。在硬件上也可能出現(xiàn)某個PCB燒壞、不良，PLC的部分I/O塊故障。一般來說，這類故障在現(xiàn)場故障中所占比例相當小，其可靠性較其它部分要高。
總而言之，加強保護措施是延長控制系統(tǒng)壽命最根本的辦法，比如提高車間電源質(zhì)量，保持良好的加工環(huán)境條件；防止積塵并定期清除。以完善維護和保養(yǎng)制度為根本，減少機床停機率，有效地提高生產(chǎn)率。
