張杰

摘要：介紹數(shù)控設(shè)備管理的基本條件、數(shù)控設(shè)備故障的診斷原則和方法以及維修中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控設(shè)備；診斷；維修

一、前言

數(shù)控設(shè)備維修技術(shù)人員已經(jīng)被國(guó)家列為我國(guó)21世紀(jì)最緊缺的人才之一。在各種數(shù)控設(shè)備廣泛應(yīng)用的今天，每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切需要既掌握了電氣技術(shù)基礎(chǔ)理論又有一定的機(jī)械基礎(chǔ)，熟悉數(shù)控設(shè)備性能和構(gòu)造，懂診斷，會(huì)維修，善管理的機(jī)電復(fù)合性高級(jí)技術(shù)應(yīng)用人才，以降低數(shù)控設(shè)備的故障發(fā)生率，使企業(yè)降低維修費(fèi)用，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，從而為企業(yè)創(chuàng)造出更大的效益。數(shù)控設(shè)備包括自動(dòng)化控制系統(tǒng)、機(jī)械位移控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等，它是一種較為復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備。我們以在日常工作中的數(shù)控設(shè)備維修經(jīng)歷來(lái)分析和總結(jié)維修數(shù)控設(shè)備的一些經(jīng)驗(yàn)和方法，以便在今后的工作中能夠事半功倍。

二、數(shù)控設(shè)備管理的基本條件

十所數(shù)控設(shè)備的身價(jià)從幾十萬(wàn)元到上百萬(wàn)元，都是關(guān)鍵產(chǎn)品關(guān)鍵工序的關(guān)鍵設(shè)備，一旦故障停機(jī)，其影響和損失往往很大。所以，我們不僅要看重其效能，而且要合理地使用，因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。

1.人員條件 數(shù)控設(shè)備電氣維修工作的快速性、優(yōu)質(zhì)性關(guān)鍵取決于電氣維修人員的素質(zhì)條件。

（1）首先是有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德。

（2）知識(shí)面要廣，要學(xué)習(xí)并掌握有關(guān)數(shù)控設(shè)備電氣控制的各學(xué)科知識(shí)。

（3）應(yīng)經(jīng)過(guò)良好的技術(shù)培訓(xùn)。包括數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)理論的培訓(xùn)和針對(duì)具體數(shù)控設(shè)備的技術(shù)培訓(xùn)。

（4）勇于實(shí)踐。要積極投入數(shù)控設(shè)備的維修與操作的工作中去，在不斷的實(shí)踐中提高分析能力和動(dòng)手能力。

（5）掌握科學(xué)的方法。要做好維修工作光有熱情是不夠的，還必須在長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中總結(jié)提高，從中提煉出分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)方法。

（6）學(xué)習(xí)并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具。

（7）掌握一門外語(yǔ)，特別是英語(yǔ)，應(yīng)做到能看懂技術(shù)資料。

2.物質(zhì)條件

（1）準(zhǔn)備好通用的和某臺(tái)數(shù)控設(shè)備專用的電氣備件。

（2）非必要的常備電器元件應(yīng)做到采購(gòu)渠道快速暢通。

（3）必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件。

（4）每臺(tái)數(shù)控設(shè)備完整的技術(shù)圖樣和資料，以及其使用、維修技術(shù)的檔案材料。

三、數(shù)控設(shè)備故障的診斷及維修

1、數(shù)控機(jī)床在故障診斷時(shí)應(yīng)掌握以下原則：

1.1 先外部后內(nèi)部

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來(lái)越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。由于數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，其故障的發(fā)生也會(huì)由這三者綜合反映出來(lái)。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進(jìn)行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度、降低性能。系統(tǒng)外部的故障主要是由于檢測(cè)開(kāi)關(guān)、液壓元件、氣動(dòng)元件、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問(wèn)題而引起的。

1.2 先機(jī)械后電氣

一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械故障較易發(fā)覺(jué)，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障。

1.3 先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)

先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)了解、觀察、測(cè)試、分析，確認(rèn)通電后不會(huì)造成故障擴(kuò)大、發(fā)生事故后，給機(jī)床通電。在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。

1.4 先簡(jiǎn)單后復(fù)雜

當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織，一時(shí)無(wú)從下手時(shí)，應(yīng)先解決容易的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題。往往簡(jiǎn)單問(wèn)題解決后，難度大的問(wèn)題也可能變得容易。

2、數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障診斷方法

由于數(shù)控機(jī)床故障比較復(fù)雜，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對(duì)系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測(cè)試，往往是一個(gè)報(bào)警號(hào)指示出眾多的故障原因，使人難以入手。下面介紹我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中常用的診斷故障方法。

2.1直觀檢查法

直觀檢查法是我們根據(jù)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，確定故障范圍，可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊電路板上，然后再進(jìn)行排除。一般包括：

a.詢問(wèn)：向設(shè)備操作人員仔細(xì)詢問(wèn)故障產(chǎn)生的過(guò)程、故障表象及故障后果等，并且在整個(gè)分析判斷過(guò)程中可能要多次詢問(wèn)。

b.目視：總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)，各電控裝置有無(wú)報(bào)警指示，局部查看有無(wú)保險(xiǎn)燒斷，元器件燒焦、開(kāi)裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等；

c.觸摸：在整機(jī)斷電條件下可以通過(guò)觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號(hào)導(dǎo)線的聯(lián)接狀況以及用手摸并輕搖元器件，尤其是大體積的阻容、半導(dǎo)體器件有無(wú)松動(dòng)之感，以此可檢查出一些斷腳、虛焊、接觸不良等故障；

d.通電：是指為了檢查有無(wú)冒煙、打火，有無(wú)異常聲音、氣味以及觸摸有無(wú)過(guò)熱電動(dòng)機(jī)和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。如果存在破壞性故障，必須排除后方可通電。

例：杭州可靠?jī)x器廠的集成高溫老化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，顯示屏突然出現(xiàn)顯示亂碼故障，設(shè)備嘯叫報(bào)警，該區(qū)電壓為零。停機(jī)后再開(kāi)，設(shè)備一切正常。觀察發(fā)現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，操作人員在插拔元器件板時(shí)設(shè)備發(fā)生振動(dòng)時(shí)故障就可能發(fā)生。初步判斷是元件接觸不良。當(dāng)檢查該區(qū)控制板時(shí)，顯示屏顯示突然顯示亂碼。故判斷該控制板松動(dòng)，重新拔插緊固后，故障消除。

2.2 初始化復(fù)位法

一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開(kāi)關(guān)系統(tǒng)電源依次來(lái)清除故障。若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、撥插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無(wú)法排除，則進(jìn)行硬件診斷。

例：銀川數(shù)控車床當(dāng)按下自動(dòng)運(yùn)行鍵，微機(jī)拒不執(zhí)行加工程序，也不顯示故障自檢提示，但顯示屏幕處于工作狀態(tài)，而且編輯功能正常，檢查用戶程序、各種參數(shù)完全正確。此時(shí)首先采用初始化復(fù)位法使系統(tǒng)清零復(fù)位（一般要用特殊組合健Ctrl+N或密碼sunrise），設(shè)備恢復(fù)正常。

2.3 自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強(qiáng)的自診斷功能，并能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)。利用自診斷功能，能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間的接口信息的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控部分，并顯示出故障的大體部位。

a.硬件報(bào)警指示：數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)的各電氣裝置上有各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說(shuō)明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法；

b.軟件報(bào)警指示：系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示，依據(jù)顯示的報(bào)警號(hào)對(duì)照相應(yīng)的診斷說(shuō)明手冊(cè)便可獲知可能的故障原因及排除方法。

2.4 功能程序測(cè)試法

功能程序測(cè)試法是將數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T功能用編程法編成一個(gè)功能試驗(yàn)程序，并存儲(chǔ)在相應(yīng)的介質(zhì)上，在故障診斷時(shí)運(yùn)行這個(gè)程序，可快速判定故障發(fā)生的可能起因。

功能程序測(cè)試法常應(yīng)用于以下場(chǎng)合：

a.機(jī)床加工造成廢品而一時(shí)無(wú)法確定是編程操作不當(dāng)、還是數(shù)控系統(tǒng)故障引起；

b.數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，一時(shí)難以區(qū)別是外來(lái)干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好；

c.閑置時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)控機(jī)床在投入使用前或?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時(shí)。

例：漢川數(shù)控電火花切割機(jī)在批量加工過(guò)程中，回零點(diǎn)出現(xiàn)0.01cm誤差。由于無(wú)任何明顯故障點(diǎn)，我們采用功能程序測(cè)試法，讓設(shè)備運(yùn)行一個(gè)功能試驗(yàn)程序，最終發(fā)現(xiàn)Y軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板有故障，維修該驅(qū)動(dòng)板，設(shè)備恢復(fù)正常。

2.5 備件替換法

用好的備件替換診斷出壞的線路板，即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)，并做相應(yīng)的初始化起動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來(lái)越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作。盡最大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間，使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài)下進(jìn)行，還要仔細(xì)檢查線路板的版本、型號(hào)、各種標(biāo)記、跨接是否相同，若不一致則不能更換。拆線時(shí)應(yīng)做好標(biāo)志和記錄。一般不要輕易更換CPU板、存儲(chǔ)器板及電地，否則有可能造成程序和機(jī)床參數(shù)的丟失，使故障擴(kuò)大。

例：西門子SINUMERIK SYSTEM 2100A系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，在通電開(kāi)機(jī)，出現(xiàn)機(jī)床未準(zhǔn)備好報(bào)警，通過(guò)直觀檢查法和初始化復(fù)位法都無(wú)法檢查出設(shè)備故障點(diǎn)，我們估計(jì)是設(shè)備驅(qū)動(dòng)部分出現(xiàn)故障。由于該部分價(jià)值很高，不能輕易購(gòu)買元件，所以將完好設(shè)備上的相應(yīng)器件對(duì)有疑部分進(jìn)行替換，確定了故障點(diǎn)。

2.6 參數(shù)檢查法

系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無(wú)效。發(fā)生故障時(shí)應(yīng)及時(shí)核對(duì)系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)一般存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保在CMOS RAM中，一旦電池電量不足或由于外界的干擾等因素，使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。此時(shí)，可通過(guò)核對(duì)、修正參數(shù)，將故障排除。

2.7原理分析法

根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特性參數(shù)，如電壓值和波形，使用儀器儀表進(jìn)行測(cè)量、分析、比較，從而確定故障部位。例如：烏克蘭電子束焊機(jī)，由于該設(shè)備是較為復(fù)雜的進(jìn)口機(jī)電一體化設(shè)備，國(guó)內(nèi)無(wú)任何技術(shù)支持，所以在出現(xiàn)故障時(shí)就只能翻閱圖紙采用原理分析法，解決故障。

3、維修中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）從整機(jī)上取出某塊線路板時(shí)，應(yīng)注意記錄其相應(yīng)的位置、連接的電纜號(hào)和線號(hào)。

（2）電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠(yuǎn)離維修線路板。

（3）測(cè)量線路間的阻值時(shí)，應(yīng)斷電源。測(cè)阻值時(shí)應(yīng)紅黑表筆互換測(cè)量?jī)纱危宰柚荡蟮臑閰⒖贾怠?/p>

（4）不應(yīng)隨意拆換元器件，在沒(méi)有確定故障元件的情況下只是憑感覺(jué)哪一個(gè)元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率高，拆下的元件人為損壞率也較高。

（5）拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器，切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤。

（6）查清線路板的電源配置及種類，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當(dāng)絕緣，操作時(shí)應(yīng)特別注意。

4.設(shè)備維修后的總結(jié)工作

詳細(xì)記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，采取的各種措施，涉及到的相關(guān)電路圖、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件，其間錯(cuò)誤分析和排故方法也應(yīng)記錄并記錄其無(wú)效的原因。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書(shū)寫，特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)認(rèn)真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要。從維修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí)，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，盡快補(bǔ)課。這樣可以迅速提高維修者的理論水平和維修能力，提高重復(fù)性故障的維修速度，利于分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進(jìn)操作規(guī)程，提高機(jī)床壽命和利用率。

四、后記

隨著數(shù)控設(shè)備的不斷完善和日益發(fā)展，我們?cè)O(shè)備維護(hù)人員的工作難度越來(lái)越大，這是不可否認(rèn)的事實(shí)，怎樣盡快適應(yīng)和掌握它，已經(jīng)成為我們認(rèn)真探討并急需解決的課題。在通過(guò)平時(shí)無(wú)數(shù)次維修數(shù)控設(shè)備的工作經(jīng)歷，我們認(rèn)識(shí)到數(shù)控設(shè)備的故障現(xiàn)象千變?nèi)f化，沒(méi)有特定的可以一勞永逸解決故障的方式方法，由此我們深感自己的工作難度之大、壓力之大，必須打起十二分的精神認(rèn)真分析故障規(guī)律，不斷積累工作經(jīng)驗(yàn)，還要有高度的責(zé)任心和不怕困難的精神，努力掌握數(shù)控技術(shù)，活到老學(xué)到老，多看、多問(wèn)、多記、多思、多練，逐步提高自己的技術(shù)水平和維修能力，盡量在最短的時(shí)間內(nèi)查出故障點(diǎn)，用最短的維修周期調(diào)試完成。

參考文獻(xiàn)：

[1]數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)維修

[2]數(shù)控系統(tǒng)的常見(jiàn)故障分析及排除方法

[3]數(shù)控機(jī)床故障診斷及處理

[4]數(shù)控機(jī)床操作規(guī)程