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華中數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)常見故障問題以及如何診斷解決方案
發(fā)布者：數(shù)控機(jī)床維修部 來源：蘇州吉海機(jī)電設(shè)備有限公司 發(fā)布時間：2020-7-22
首先我們來分析一下CNC系統(tǒng)的特點：
CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，CNC數(shù)控是由軟件(存儲的程序)來實現(xiàn)數(shù)字控制的。數(shù)控系統(tǒng)的特殊性主要由它的核心裝置-- CNC裝置來體現(xiàn)的。而CNC裝置結(jié)構(gòu)包括了軟件結(jié)構(gòu)與硬件結(jié)構(gòu)。
CNC裝置的結(jié)構(gòu)由軟件結(jié)構(gòu)(管理軟件、控制軟件)和硬件結(jié)構(gòu)，其中硬件結(jié)構(gòu)分七個部分: CPU及總線(數(shù)據(jù)運算、控制器)、存儲器(RAM、EPROM)、PLC裝置(邏輯程序、邏輯運算)、I/O接口電路(I接口、O接口)、MDICRT接口、位置控制器、紙帶閱讀機(jī)
在數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)?shù)字電路中傳遞的數(shù)字信號:無論是工作指令信號、反饋信號，還是控制指令信號，大多是數(shù)字信號，也就是電脈沖信號。在具有大規(guī)模數(shù)字電路的.CNC裝置中，信號輸入與輸出接口裝置上，及其信號連接與傳遞途徑中，傳送的多是電脈沖信號。這種電信號極易受電網(wǎng)或電磁場感應(yīng)脈沖的干擾。
CNC裝置的輸入與輸出信號原理:輸入電脈沖(來自光電閱讀機(jī)、錄音機(jī)、軟盤驅(qū)動器)通過 CNC裝置輸出各種工作指令與控制信號然后經(jīng)過負(fù)反饋電脈沖傳送給伺服控制器和強(qiáng)電控制并點亮各種指示燈和報警顯示
現(xiàn)在來說一下CNC系統(tǒng)的主要故障：
以CNC系統(tǒng)為研究對象，可按故障成因進(jìn)行分類(即按CNC系統(tǒng)內(nèi)因與外因分類方法)可以分為以下幾種:
按內(nèi)外因的故障分類有 非關(guān)聯(lián)性故障(外因造成)和 關(guān)聯(lián)性故障(內(nèi)因造成)
非關(guān)聯(lián)性故障(外因造成)：
一:運輸、安裝、調(diào)試不當(dāng) 工作地環(huán)境不良 非器件本身斷線 虛焊、異物短
路、接觸不良等的硬件性故障
二:電網(wǎng)電壓不穩(wěn)突然停電/干擾突發(fā)性的欠壓/過壓/過流熱損耗等
關(guān)聯(lián)性故障(內(nèi)因造成):
一:固有性、重演性故障一一在一定條件下必然發(fā)生、易找出規(guī)律來排除
二:隨機(jī)性、偶發(fā)性的故障一- -需反復(fù)實驗才能找出、難找
顯然，操作員與維修員的工作失誤，必然引發(fā)故障。“人為”因素，除了損壞性動作外，一般造成的故障是“軟件故障”。所以，如果我們把人與機(jī)器視為“統(tǒng)一體”，那么把他們的失誤造成故障的成因也可看作是數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)因。
“電磁干擾”，表面上是外因，但是外因是通過內(nèi)因而起作用的。所以，分析時需要尋找數(shù)控系統(tǒng)的防干擾措施不完備而“未御敵于門外”的原因。
數(shù)控機(jī)床故障按發(fā)生性質(zhì)分類分成主機(jī)故障和電氣故障。主機(jī)故障主要是發(fā)生于機(jī)床本體部分(機(jī)床側(cè))的機(jī)械故障。電氣故障分成強(qiáng)電故障與弱電故障。強(qiáng)電故障，主要是指發(fā)生于機(jī)床側(cè)的電器器件及其組成電路故障。弱電故障是數(shù)控機(jī)床故障診斷的主要難點，存在于CNC裝置系統(tǒng)，可以分成硬件故障與軟件故障。
數(shù)控機(jī)床的主要故障類型是電氣故障，主要是系統(tǒng)內(nèi)因所致。據(jù)統(tǒng)計：
約30%的故障來自于機(jī)床低壓電器。
占有較高故障率的故障來自于:檢測元件及其電路、浮躁的I/O電路、印刷電路板及其元器件
約占5%的“不明故障”是起因于被干擾的數(shù)字信號(或存儲的數(shù)據(jù)與參數(shù))
約10%的故障起因于監(jiān)控程序、管理程序以及微程序等造成的軟件故障
新程序或機(jī)床調(diào)試階段，操作工失誤造成不少“軟件”故障
在實際應(yīng)用中，經(jīng)常將涉及操作失誤、電磁干擾造成數(shù)據(jù)或參數(shù)混亂，歸于“軟件”故障。所以，以后分析中也常將故障分成“硬性故障”和“軟性故障”。實際工作中，硬性故障泛指所有的低壓電器、電子元器件及其連接與線路故障。
CNC系統(tǒng)軟件故障纖細(xì)及其成因
CNC系統(tǒng)的常見軟件故障現(xiàn)象及其原因簡單可歸納為以下幾點：
A:一種故障現(xiàn)象可以有不同的成因。(例如鍵盤故障，參數(shù)設(shè)置與開關(guān)都存在問題可能。)
B:同中成因可以導(dǎo)致不同的故障現(xiàn)象。
C:有些故障現(xiàn)象表現(xiàn)表面是軟件故障，而究其成因是，卻喲可能是硬件故障或干擾、人為因素所造成。
所以，查閱維修檔案與現(xiàn)場調(diào)查對于診斷分析是十分重要的。
CNC系統(tǒng)常見的軟件故障現(xiàn)象及其成因
有些軟件故障可以由系統(tǒng)自診斷后在CRT上顯示報警號、信息或內(nèi)容;但是有的軟件故障(例如多種故障并存現(xiàn)象)必須調(diào)用相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的實時診斷畫面，來獲得信息。
CNC硬件故障現(xiàn)象及其成因
通常為了方便起見，將電器件故障與硬件故障混合在一起，通稱為硬件故障。所以在后面的分析中的“硬件故障”，是指CNC系統(tǒng)中電器與電子器件/線纜/線路板及其接插件/電氣裝置等故障�？赡芘c硬件故障相關(guān)的常見故障現(xiàn)象，歸納表下:
上表列出的故障現(xiàn)象中，有些故障現(xiàn)象表現(xiàn)為硬件不工作或工作不正常,而實際涉及的成因卻可能是軟性的或參數(shù)設(shè)置問題。
例如，有的是控制開關(guān)位置不錯置的操作失誤�？刂崎_關(guān)不動作可能是在參數(shù)設(shè)置為“0”狀態(tài)，而有的開關(guān)位
置正常(例如急停、機(jī)床鎖住與進(jìn)給保持開關(guān))可能在參數(shù)設(shè)置中為“1”狀態(tài)等。又如，伺服軸電機(jī)的高頻振動就與電流環(huán)增益參數(shù)設(shè)置有關(guān)。再如，超程與不能回零可能是由于軟超程參數(shù)與參照點設(shè)置不當(dāng)引起的。同樣，參數(shù)設(shè)置的失匹，可以造成機(jī)床的許多控制性故障。也就是說，故障機(jī)理中的軟與硬經(jīng)常是“糾纏”在一起，給診斷工作與故障定位帶來困難。因此，“先軟后硬”，先檢查參數(shù)設(shè)置與相對硬件的實時狀態(tài)，將有助于判別軟件故障還是硬件故障。其實，“據(jù)理析象”就是基于分析、歸納與總結(jié)故障現(xiàn)象所有可能憐惜到的一切成因( 故障機(jī)理)。
器件故障包括:低壓電器故障、傳感器故障、總線裝置故障、接口裝置故障、直流電源故障、控制器故障、調(diào)節(jié)器故障、伺服放大故障等。
器件故障的成因，可以歸為兩類:
一類是，器件功能喪失引起的功能故障(或稱“硬性故障”)。一般采用靜態(tài)檢查,容易查出。其中又可以分成可恢復(fù)性的和不可恢復(fù)性的。器件本身硬性損壞，就是一種不可恢復(fù)的故障，必須換件。而接觸性、移位性、污染性、干擾性(例如散熱不良或電磁干擾)以及接線錯誤等造成的故障就是可以恢復(fù)的。
另一-類是，器件的性能故障(或稱“軟性故障”)。即器件的性能參數(shù)變化以致部分功能喪失。一般需要動態(tài)檢查，比較難查。例如傳感器的松動、振動與噪聲、溫升、動態(tài)誤差大、加工質(zhì)量差等。
CNC系統(tǒng)的自診斷
自診斷功能是數(shù)控系統(tǒng)的重要特點。
數(shù)控系統(tǒng)的自診斷技術(shù)，是指系統(tǒng)在運行中，在基本不拆卸的情況下，即可掌握系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息，查明故障部位與原因，或預(yù)知系統(tǒng)劣化動向，并給出對策的技術(shù)。
目前，CNC系統(tǒng)自診斷技術(shù)包括如下幾種類型:
● 狀態(tài)診斷 機(jī)床在負(fù)載情況下主軸與進(jìn)給軸的運動狀態(tài)。
● 動作診斷 診斷機(jī)床主軸、 自動換刀(ATC) 裝置、工作臺自動交換裝置(APCC)的各個動作及動作的不良部位。
● 點檢診斷 定時、 循環(huán)式點檢關(guān)鍵低壓電器、伺服接口、液壓及氣動元件等的狀態(tài)。
● 操作診斷 監(jiān)視程序錯誤 (奇偶校驗等)、輸入數(shù)據(jù)，以及操作錯誤等。
● 系統(tǒng)診斷 診斷CNC裝置本身的關(guān)鍵元器件與線路板等的狀態(tài)。
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