現(xiàn)在數(shù)控設備使用越來越廣泛，隨之而來的是如何保證設備的有效利用率，設備出現(xiàn)故障時，要盡快將設備恢復正常使用。為了解決這個問題，首先要求維修人員應該有很高的素質(zhì)，不但要求具有豐富的專業(yè)知識，如機電一體化技術、計算機原理、數(shù)控技術、PLC技術、自控技術、拖動原理、液壓技術等，還要掌握機械加工常識和數(shù)控裝置的簡單編程，另外還要具有一定的英語水平，能夠閱讀英文技術資料。要有足夠的資料，包括機、電、液圖紙，機床參數(shù)備份，系統(tǒng)使用維修手冊，PLC梯形圖等。還要有一定量的備件。另外需要維修人員具有一定的經(jīng)驗，掌握一定的維修方法。筆者從事數(shù)控設備維修多年，積累了一定的經(jīng)驗，總結一套維修數(shù)控設備的方法，現(xiàn)介紹如下以供參考。
要搞清故障現(xiàn)象
當數(shù)控設備出現(xiàn)故障時，首先要搞清故障現(xiàn)象，向操作人員了解第一次出現(xiàn)故障時的情況，在可能的情況下觀察故障發(fā)生的過程，觀察故障是在什么情況下發(fā)生的，怎么發(fā)生的，引起怎樣的后果。只有了解到第一手情況，才有利于故障的排除，把故障過程搞清了，問題就解決一半了。搞清了故障現(xiàn)象，然后根據(jù)機床和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理，就可以很快地確診問題所在并將故障排除，使設備恢復正常使用。
如，一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLE Ⅲ系統(tǒng)的數(shù)控外圓磨床在自動加工時，砂輪將修整器磨掉一塊。為了觀察故障現(xiàn)象并防止意外再次發(fā)生，將砂輪拆下運行機床，這時再觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)在自動磨削加工時，磨削正常沒有問題，工件磨削完之后，修整砂輪時，砂輪正常進給，而砂輪修整器旋轉(zhuǎn)非�？�，很快就壓上限位開關，如果這時砂輪沒拆，肯定砂輪又要撞到修整器上。根據(jù)機床的工作原理，砂輪修整器由E軸伺服電機帶動，用旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋元件。正常情況下修整器修整砂輪時，Z軸滑臺帶動E軸修整器移動到修整位置，修整器做30°~120°的擺動來修整砂輪。我們多次觀察故障現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，E軸在壓上限位開關時，在屏幕上E軸的坐標值只有60°左右，而實際位置大概在180°左右，顯然是位置反饋出現(xiàn)問題，但更換了位控板和編碼器都沒有解決問題。我們又經(jīng)過反復的觀察和試驗，發(fā)現(xiàn)：E軸修整器在Z軸的邊緣時，回參考點和旋轉(zhuǎn)擺動都沒有問題，要利用系統(tǒng)的報警信息。
現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強，設備的大部分故障數(shù)控系統(tǒng)都能夠診斷出來，并采取相應的措施，如停機等，一般都能產(chǎn)生報警顯示。當數(shù)控設備出現(xiàn)故障時，有時在顯示器上顯示報警信息，有時在數(shù)控裝置上、PLC裝置上和驅(qū)動裝置上還會有報警指示。這時要根據(jù)手冊對這些報警信息進行分析，有些根據(jù)報警信息就可直接確認故障原因，只要搞清報警信息的內(nèi)容，就可排除數(shù)控設備出現(xiàn)的故障。
如，一臺采用德國SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控溝道磨床，開機后就產(chǎn)生1號報警顯示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”，很明顯指示數(shù)控系統(tǒng)斷電保護電池沒電，更換新的電池后(注意：一定要在系統(tǒng)帶電的情況下更換電池)，將故障復位，機床恢復使用。另一臺采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，開機后屏幕沒有顯示，檢查數(shù)控裝置，發(fā)現(xiàn)CPU板上一個發(fā)光二極管閃爍，根據(jù)說明書，分析其閃爍頻率，確認為斷電保護電池電壓低，更換電池后，重新啟動系統(tǒng)故障消失。
如，一臺采用日本FANUC 0TC系統(tǒng)的數(shù)控車床，出現(xiàn)2043號報警，顯示“HYD. PRESSURE DOWN"，指示液壓系統(tǒng)壓力低。根據(jù)報警信息，對液壓系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)液壓壓力確實很低，對液壓壓力進行調(diào)整使機床恢復了正常使用。
另一些故障的報警信息并不能反映故障的根本原因，而是反映故障的結果或者由此引起的其它問題，這時要經(jīng)過仔細的分析和檢查才能確定故障原因，下面的方法對這類故障及沒有報警的一些故障的檢測是行之有效的。
要利用數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能。
許多數(shù)控系統(tǒng)都有PLC狀態(tài)顯示功能，如西門子3系統(tǒng)PC菜單下的PC STATUS，西門子810系統(tǒng)DIAGNOSIS菜單下的PLC STATUS功能，以及發(fā)那科0T系統(tǒng)DGNOS PARAM 功能的PMC狀態(tài)顯示功能等，利用這些功能可顯示PLC的輸入、輸出、定時器、計數(shù)器等的即時狀態(tài)和內(nèi)容。根據(jù)機床的工作原理和機床廠家提供的電氣原理圖，通過監(jiān)視相應的狀態(tài)，就可確診一些故障。
如，一臺采用日本FANUC 0TC的數(shù)控車床，一次出現(xiàn)故障，開機就出現(xiàn)2041號報警，指示X軸超限位的報警，但觀察X軸并沒有超限位，并且X軸的限位開關也沒有壓下，但利用NC系統(tǒng)的PMC狀態(tài)顯示功能，檢查X軸限位開關的PMC輸入X0.0的狀態(tài)為“1”，開關觸點確實已經(jīng)接通，說明開關出現(xiàn)了問題，更換新的開關后，機床故障消除。
如，一臺采用日本MITSUBINSHI MELDAS L3系統(tǒng)的數(shù)控車床，一次出現(xiàn)故障，刀塔不旋轉(zhuǎn)。根據(jù)刀塔的工作原理，刀塔旋轉(zhuǎn)時，首先靠液壓缸將刀塔浮起，然后才能旋轉(zhuǎn)。觀察故障現(xiàn)象，當手動按下刀塔旋轉(zhuǎn)的按鈕時，刀塔根本沒有反應，也就是說，刀塔沒有浮起，根據(jù)電氣原理圖，PLC的輸出Y4.4控制繼電器K44來控制電磁閥，電磁閥控制液壓缸使刀塔浮起，首先通過NC系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能，觀察Y4.4的狀態(tài)，當按下手動刀塔旋轉(zhuǎn)按鈕時，其狀態(tài)變?yōu)椤?”，沒有問題，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)，是其控制的直流繼電器K44的觸點損壞，更換新的繼電器，刀塔恢復了正常工作。
要利用機床廠家提供的PLC梯形圖
數(shù)控設備出現(xiàn)的大部分故障都是通過PLC裝置檢查出來的，PLC檢測故障的機理就是通過運行機床廠家為特定機床編制的PLC梯形圖(即程序)，根據(jù)各種輸入、輸出狀態(tài)進行邏輯判斷，如果發(fā)現(xiàn)問題，產(chǎn)生報警并在顯示器上產(chǎn)生報警信息。所以對一些PLC產(chǎn)生報警的故障，或一些沒有報警的故障，可以通過分析PLC的梯形圖對故障進行診斷，利用NC系統(tǒng)的梯圖顯示功能或者機外編程器在線跟蹤梯形圖的運行，可提高診斷故障的速度和準確性。
如，一臺采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控磨床，一次出現(xiàn)故障，開機后機床不回參考點并且沒有故障顯示，檢查控制面板發(fā)現(xiàn)分度裝置落下的指示燈沒亮，這臺機床為了安全起見，只要分度裝置沒落下，機床的進給軸就不能運動。但檢查分度裝置，已經(jīng)落下沒有問題。根據(jù)機床廠家提供PLC梯形圖，PLC的輸出A7.3控制面板上的分度裝置落下指示燈。用編程器在線觀察梯形圖的運行，發(fā)現(xiàn)F143.4沒有閉合，致使A7.3的狀態(tài)為“0”。F143.4指示工件分度臺在落下位置，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)由于輸入E13.2沒有閉合導致F143.4的狀態(tài)為“0”。根據(jù)電氣原理圖，PLC輸入E13.2接的是檢測工件分度裝置落下的接近開關36PS13，將分度裝置拆開，發(fā)現(xiàn)機械裝置有問題，不能帶動驅(qū)動接近開關的機械裝置運動，所以E13.2始終不能閉合。將機械裝置維修好后，機床恢復了正常使用。
一臺采用SIEMENS 3TT系統(tǒng)的數(shù)控銑床，在自動循環(huán)加工過程中，工件已加工完畢，工作臺正要旋轉(zhuǎn)，主軸還沒有退到位，這時第二工位主軸停轉(zhuǎn)，自動循環(huán)中斷，產(chǎn)生報警F97“SPINDLE1 SPEED NOT OK STATION2”和F98“SPINDLE2 SPEED NOT OK STATION2”，表示第二工位兩個主軸速度不正常。但對主軸系統(tǒng)進行檢測并沒有發(fā)現(xiàn)問題。為了確定故障原因，用機外編程器動態(tài)監(jiān)視機床PLC梯形圖的運行，根據(jù)邏輯關系進行檢查，最后發(fā)現(xiàn)是第二工位的工件卡緊液壓壓力開關，E21.1在出現(xiàn)故障的瞬間其狀態(tài)發(fā)生變化，由“1”信號瞬間變成“0”信號，緊接著又變成“1”信號，E21.1接的是壓力開關P21.1，它的狀態(tài)變成“0”，信號指示工件沒有卡緊，所以主軸停轉(zhuǎn)，自動循環(huán)停止。由于工件的卡緊是由液壓來完成的，對液壓系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)壓力有些不穩(wěn)，對液壓系統(tǒng)進行調(diào)整，使之穩(wěn)定，機床恢復了正常工作。這個故障的報警信息反映的是由于液壓不穩(wěn)造成的主軸停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，而沒有反映液壓不穩(wěn)的故障根源。
以上兩種方法對機床側故障的檢測是非常有效的，因為這些故障無非是檢測開關、繼電器、電磁閥的損壞或者機械執(zhí)行結構出現(xiàn)問題，這些問題基本都可以根據(jù)PLC程序，通過檢測其相應的狀態(tài)來確認故障點。而遇到一些系統(tǒng)故障時，有時情況比較復雜，采用以下的方法及檢測原則可快速確認故障點。
利用交換法準確定位故障點
對于一些涉及到控制系統(tǒng)的故障，有時不容易確認哪一部分有問題，在確保沒有進一步損壞的情況下，用備用控制板代換被懷疑有問題的控制板，是準確定位故障點的有效辦法，有時與其它機床上同類型控制系統(tǒng)的控制板互換會更快速診斷故障(這時要保證不會把好的板子損壞)。
如，一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLE Ⅲ系統(tǒng)的數(shù)控內(nèi)圓磨床，一次出現(xiàn)故障，在E軸運動時，出現(xiàn)報警："E AXIS EXCESS FOLLOWING ERROR"，這個報警的含義是E軸位移的跟隨誤差超出設定范圍。由于E軸一動就產(chǎn)生這個報警，E軸無法回參考點。手動移動E軸，觀察故障現(xiàn)象，當E軸運動時，屏幕上顯示E軸位移的變化，當從0走到14時，屏幕上的數(shù)值突然跳變到471。反向運動時也是如此，當達到 -14時，也跳變到471。這時出現(xiàn)上述報警，進給停止。經(jīng)分析可能是E軸位置反饋系統(tǒng)的問題，這包括E軸編碼器、連接電纜、數(shù)控系統(tǒng)的位控板以及數(shù)控系統(tǒng)CPU板等，為了盡快發(fā)現(xiàn)問題，本著先簡單后復雜的原則，首先更換位控板，這時故障消除。這臺機床另一次X軸出現(xiàn)這個報警，首先更換位控板，故障沒有排除，因此懷疑編碼器的損壞可能性比較大，當拆下編碼器時發(fā)現(xiàn)，其聯(lián)軸節(jié)已斷開，更換新的聯(lián)軸節(jié)，故障消除。
要本著先外圍后內(nèi)部、先機械后電氣、先簡單后復雜、先靜后動、先公用后專用、先查軟件后查硬件的原則檢查故障
對于數(shù)控設備出現(xiàn)較復雜的故障，特別是涉及到控制系統(tǒng)時，應用這些原則可簡化故障的診斷過程，避免走彎路。有時這些原則應該結合使用，這樣才能使故障盡快排除。
如，一臺采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，在回參考點時，X軸找不到參考點，最后出現(xiàn)X軸超限位報警，本著先外圍后內(nèi)部的原則，首先檢查X軸的零點開關，正常沒有問題，觀察故障現(xiàn)象，X軸壓上限位開關后，也能減速；之后根據(jù)先簡單后復雜的原則，先檢查NC系統(tǒng)的位控板，因為反饋硬件采用的是光柵尺，所以在位控板上，X軸、Y軸各加了一塊EXE處理板，首先將X軸與Y軸的EXE板互換，這時開機測試，X軸回參考點正常，故障轉(zhuǎn)移到Y軸上，Y軸找不到參考點，故障現(xiàn)象相同，從而確認EXE板有問題，更換EXE板故障消除。
如，一臺采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控淬火機床，一次出現(xiàn)故障，開機回參考點，走X軸時，出現(xiàn)報警1680“SERVO ENABLE TRAV. AXIS X”，手動走X軸也出現(xiàn)這個報警，檢測伺服裝置，發(fā)現(xiàn)有過載報警指示。根據(jù)西門子說明書產(chǎn)生這個故障的原因是機械負載過大、伺服控制電源出現(xiàn)問題、伺服電機出現(xiàn)故障等，本著先機械后電氣的原則，首先檢測X軸滑臺，手動盤動X軸滑臺，發(fā)現(xiàn)非常沉，盤不動，肯定是機械部分出現(xiàn)了問題。將X軸滾珠絲杠拆下檢測，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠已銹蝕，原來是滑臺密封不好，淬火液進入滾珠絲杠，造成滾珠絲杠的銹蝕，更換新的滾珠絲杠故障消除。
如，一臺采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，一段時間在自動加工過程中，經(jīng)常中途停止自動循環(huán)，并且出現(xiàn)報警114“SERVO LOOP HARDWARE”，指示Y軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)問題，根據(jù)手冊說明，是伺服測量反饋系統(tǒng)的問題。為了進一步確認故障，本著先靜后動的原則，機床開機回完參考點后，機床不進行任何操作處于等待狀態(tài)，這時機床并不出現(xiàn)報警，當進行自動加工時，偶爾就出現(xiàn)這個報警，并且每次都是在運動到190mm左右時出現(xiàn)報警，因為這臺機床的X軸和Y軸的位置反饋采用的是光柵尺，其引出電纜與滑臺一同運動，因此懷疑該電纜經(jīng)常運動而使一些信號線折斷，在運動到一定位置時斷開產(chǎn)生報警，經(jīng)檢查證實了這一判斷，更換新的電纜后，故障消除。這臺機床另一次出現(xiàn)這個故障，在靜止觀察時就出現(xiàn)這個報警，因此懷疑控制板有問題，將位控板上Y軸的EXE板與X軸的對換，這時開機測試，故障轉(zhuǎn)移到X軸上，說明原Y軸的EXE板損壞，更換新的EXE板故障消除。
上面介紹了幾種檢測數(shù)控設備故障的常用方法，還會有許多其它方法，但解決數(shù)控設備出現(xiàn)的問題最關鍵的也是最核心的是應該掌握數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及機床的工作原理，這樣在處理數(shù)控設備出現(xiàn)的問題時，才能得心應手，在這基礎上對故障進行觀察、思考、檢查、分析、確診，最終排除故障。當修整器移動到Z軸滑臺中間時，手動旋轉(zhuǎn)就出現(xiàn)故障。根據(jù)這個現(xiàn)象斷定可能是由于E軸的編碼器經(jīng)常隨修整器在Z軸往返移動，而使編碼器的電纜中的某些線折斷，導致電纜隨修整器的位置不同，在Z軸邊緣時，接觸良好，不出現(xiàn)故障，而在Z軸的中間時，有的信號線斷開，將反饋脈沖丟失�；谶@種判斷，我們開始校線，這時發(fā)現(xiàn)確實有幾根線接觸不良，找到斷線部位后，對斷線進行焊接并采取防折措施，重新開機測試，故障消除，機床恢復了正常使用。
