摘 要：根據日常維修的（de）實踐（jiàn）經驗，通過（guò） 7 個故障案例，介紹 6 種常用的數控機（jī）床診斷方（fāng）法，即功（gōng）能程序測試法、交換法、轉移（yí）法、在線診斷法、敲（qiāo）擊法、局部升溫（wēn）法。
 
       關鍵詞：故障診斷；方法；維修；實例
 
       0 引言
 
       數控機（jī）床（chuáng）是機械裝置、液壓氣（qì）動係（xì）統、電氣控製、軟件（jiàn）程序組（zǔ）合的（de）產物。 組成數控機床的這些部分由於種種原因不可避（bì）免地會發生不同程度、不同類型的故（gù）障。 為迅速診斷故障原因，及時排（pái）除故障，通過 7 個故（gù）障案例介紹 6 種常用的數控機床診斷（duàn）方法（fǎ）（功能程序測試法、交換法、轉移法、在線診斷法、敲（qiāo）擊法、局部升溫法（fǎ）），係統地描述 6 種方法（fǎ）的（de）實效性，以供維修人（rén）員參考。
 
      1 、功能程（chéng）序測（cè）試法
   
     功能程（chéng）序測試法就是將數控係統的常用功能和重要的特殊功能，如直線定位、圓弧插補、螺紋切削、固定循環、 用戶宏程序等（děng）用手工或自動（dòng）編程方法（fǎ），編（biān）製一個功能測試程序，然後啟動數控係統運行（háng）該功能測試程（chéng）序， 檢測機（jī）床執行這些功能的準確性和可靠性，以快速（sù）判（pàn）斷係（xì）統的哪個功能不（bú）良，進而判斷出故障發生的可能（néng）原因。 該方法主要用於：長期閑置的數控機床；第一次開機時檢查；機床加工造成廢品但無報警，一時難以確定是編程或操作錯誤，還是機床故障（zhàng）所致。 可以連續多次運（yùn）行功能測試程序，診斷係統運行的穩定性。
 
     例 1： 一台配（pèi） FANUC 0MC 數控係統的（de）江蘇多棱TH6363B 臥（wò）式加工中心。
 
     故（gù）障現象：運行自動（dòng）加工後，出現零件尺寸誤差大（dà）現象，係統無報警。
 
     故障診（zhěn）斷與處理：使用功能程序測（cè）試法，將存（cún）儲在功能測試帶中的程序輸入係統，並進行空運行。 測試過（guò）程（chéng）如圖 1 所示。

        圖 1 功能程序測試流程
 
      當運行到含有 G01、G02、G03、G18、G19、G41、G42等指令的四角帶圓弧的長方形（xíng）圖形程序時，發現機床運行軌跡與所要求的圖形（xíng）尺寸不符，從而確認機床刀補功能（néng）不良。
 
      該（gāi）係統的刀補軟件存放在（zài） EPROM 芯片中， 更（gèng）換該集成電路後機床加工恢複正常。
 
      例 2：一台配 FANUC 9M 數控（kòng）係統的北京第一機床廠 XK5040 數控銑床。
 
      故障現象： 在（zài）自動加工某一曲線輪廓時， 按圖 1功能程序測試流程加工該（gāi）曲線，出現爬行現象，使表麵粗糙度增大。

      故障診斷與處理：運行測試程序，直線、圓弧插（chā）補時皆無爬行，由此（cǐ）確定原因在編程方麵；仔細檢查加工程序發現， 該加工曲線是由眾（zhòng）多小段圓弧（hú）組（zǔ）成（chéng）的，而（ér）編程時又使用了正確定位檢查（chá） G61 指令。
 
     將程序中（zhōng）的 G61 取消（xiāo），改用 G64 後，爬（pá）行現象消除。
 
     2 、交換法
 
     交換法是在分析出故障大致（zhì）起因的情況下，維修人員利用備用（yòng）的印製線（xiàn）路板、模板、集成電路芯片或元器件替換（huàn）有疑點的部分，或用係統中已有（yǒu）的相同類型的部件來替換，從而（ér）把故障範圍縮小到（dào）印製線路板或（huò）芯片一級。 實際上這也是在驗證對故障部位分析的正確性。
 
     在備板（bǎn）交換前，應仔細檢查備板（bǎn）（或（huò）交換板）是否完好，備板和原板的各種狀態是否相同，包括印製線路板上的開關、短（duǎn）路（lù）插片的設定是否一致，甚至電位器調整位（wèi）置都應一樣。 在置換 CNC 裝置的存儲器板時，往往還（hái）需要進行存儲器初（chū）始化的操（cāo）作（zuò）（如 F6 係統用的是磁泡存儲器，就需要進行（háng）這項操作），重新設（shè）定種參數，否則係統不能正常工作（zuò）。 在更換 F7 係統的存儲器板後，不但需要重新輸入係統參數，還需要對存儲器區進行分配操作。 如果（guǒ）缺少後一步操作，一旦輸入零件程序，將（jiāng）產生 60 號報警（存儲器容量不夠）。
 
     對有（yǒu）的 FANUC 係（xì）統，在更換了主板之後，還需要進行（háng）一些特定的（de）操作，如 F10 係（xì）統，必須先輸入 9000~9031號選擇參（cān）數，然後才能輸入 0000~8010 號係統參（cān）數和PC 參數。 一定要嚴格按（àn）照有關（guān）的係統操作說明書、維修說明書的步驟進行（háng）操作。
 
     例（lì） 3：一台配 FANUC 3M 數控係統的北京第一機床廠 XK5040-1 型（xíng）數控銑床。故障（zhàng）現象：CRT 不顯（xiǎn）示（shì）故障， 機床通電開機後（hòu）屏幕無顯（xiǎn）示。
 
     故障診斷與處理：CRT 顯示電路與普通（tōng）黑白電視機顯示電路相差無幾，根據維（wéi）修手冊，首（shǒu）先檢查 CRT高壓電路、行輸出電路、場輸出電路及（jí） I/O 接口，以上部位均無異常（cháng）；檢查各種加工程序和動作（zuò）均（jun1）正常。 因此，該故障可能發生在數控係統內部。 用儀器檢查發現 PC-2 模板內部故（gù）障。 采用交換法，用相同功能模板PX-2 替換懷疑（yí）有故障的 PC-2 模板，CAT 恢複顯示。更換 PC-2 模板，故障排除。
 
      3 、轉（zhuǎn）移法
 
     轉（zhuǎn）移（yí）法是將數控係統中具有相同功能（néng）的模板、印製線路板、集成電路芯片（piàn）或元器件互相交換，然（rán）後觀察故障現象是否隨之轉移，從而可迅速確定係統（tǒng）的故障部分。 該方法實質上是交換法的一種。
  
     例 4： 一（yī）台配 FANUC 0IMA 數控係（xì）統（tǒng）的 JCS-018立體加工中心。
 
     故障現象：運（yùn）行中，Z 軸電動機忽然出現異常振動聲，馬上停機。
  
     故障診斷與處理：將電動機與絲杠分開，試車時仍然振動（dòng）， 可見振動（dòng）不是由機械傳動機構造成的；為區分是伺候單元故障，還是電動機故障，采用 Y 軸伺候單元控製 Z 軸電（diàn）動機，還（hái）是出（chū）現振（zhèn）動，所以判斷為電動機故（gù）障。
 
     將該電動機修複後，故障排除（chú）。
 
     4 、在線診斷法
   
     在線診斷是指通過 CNC 係統的內（nèi）裝診斷程序，對數控裝置、伺服係統、外部 I/O 及其他外部裝（zhuāng）置進行自動（dòng）測試、檢查。 係統不僅能在屏幕上顯示報警（jǐng）號及報警內容， 而且還能實時顯示 CNC 內部關鍵標誌寄存器及 PLC 內操作單元的狀態，為故障診斷提供極大的方便（biàn）。 當機床在運行中發生故障時，利用自診（zhěn）斷功能，在 LCD 上會顯示診斷編號和內（nèi）容，還能顯示係統與主機之間接口信號的狀態，從而判斷出（chū）故障起因是在數控係統部位還是機械部位，並能指出故障（zhàng）的大致位置。 數控機床（chuáng）診（zhěn）斷功能提示的（de）故障信（xìn）息越豐富，越能給故障診斷帶（dài）來方（fāng）便。
 
     例 5： 配 FANUC 0TD 數控係統的濟（jì）南第一機床廠（chǎng） CK6125D 數控車床。
 
     故障現象： 隻要 Z 軸一移動，就產生 31 號報警。故障（zhàng）診斷及處理： 查維（wéi）修手冊，31 號報警為誤差寄存器的內容大於規定值；根據 31 號報警指示，將 31號機床參數的內容由 2000 改為 5000，與（yǔ） X、Y 軸的機床參數相同，然後用手輪驅動 Z 軸，31 號報警消除，但又產生了 32 號報警； 查維修手冊知，32 號報警為“Z軸誤（wù）差寄存器的數值超過了正負 32767 或模數（shù）變換器的命令值超出了-8192~8192 的範圍”， 將參數改為3333 後，32 號報警消除，31 號報警又出（chū）現； 反複修改機床參數，故障均不（bú）能排除（chú）；為了診斷 Z 軸位置（zhì）控製單（dān）元是否出現（xiàn）了故障， 將 800、801、802 診斷號（hào）調出，發現 800 在-1 與-2 之間變化，801 在+1 與-1 之間變化，而 802 卻為 0 ，沒有任何變化，這說明 Z 軸位置控製單元出現了故障。為（wéi）了準確定位控製單元故障，將（jiāng） Z軸與 Y 軸的位置信號進行交換，即用 Y 軸控製信（xìn）號去控製 Z 軸， 用 Z 軸控製信號去控製 Y 軸，Y 軸發生 31
號報（bào）警（實際是 Z 軸報警），同時（shí），診（zhěn）斷（duàn）號 801 也變成了 0，802 有了變化，再一次證明（míng） Z 軸位置控製單元有問（wèn）題。

  
     交換（huàn） Z 軸、Y 軸伺服驅動（dòng）係統， 仍不（bú）能排除故障，交換（huàn）伺服驅動控製信號及位置控製信號，Z 軸信號能驅動 Y 軸，Y 軸信號不能驅動 Z 軸，因此將故障點定在Z 軸的伺服電機。 拆開 Z 軸伺服（fú）電機，發現位置編碼器與電（diàn）動機之間的十字連接塊脫落 （編碼器上的固定（dìng）螺釘斷了（le）），使得電動機在工作中無反饋信號，產生報（bào）警。將伺（sì）服電機與位置編碼器用十字連接塊連接好，故障消除。
 
     5 、敲擊（jī）法
 
     如果數控機床的故障若無若有，可（kě）用敲擊法查出故障的部位所在，因為（wéi）這種故障大多是由於虛焊或接觸（chù）不（bú）良（liáng）引起的，用絕緣物輕（qīng）輕敲打有虛焊或接觸（chù）不良的疑點處，故障會（huì）重複出（chū）現。
 
     例 6：一台配 FANUC 0M 數控係統的 TH6380B 臥式加工中心。
 
    故障現象： 在安裝調試時，CRT 顯示（shì）器突然出現無顯示故障，而機床還可以繼續運轉。 停機後再開，又一切正常（cháng）。 在設備運轉過程中經常出現這種故障。
 
    故障診斷與處理：采用直觀法進行檢查，發現每當車間上方的（de）門式（shì）起重機經過時，環境振動大，就（jiù）會出現此故障，由此初步判斷是元件連接（jiē）不（bú）良；檢查顯示板，用手（shǒu）觸動板上元件， 當觸動某一集成（chéng）塊管腳時，CRT 上的顯示（shì）就會消失，觀察發現該腳沒有完全插（chā）入插座中；另外（wài），發（fā）現此集成塊旁邊（biān）的晶振的（de）一個端子沒有焊錫（xī）。
 
     將（jiāng）鬆動集成塊插（chā）牢（láo），對晶振端子焊錫，故（gù）障消除。
 
     6 、局（jú）部升溫法
 
    數控係統經過長期運行後（hòu）元件均要老（lǎo）化，性能變壞，當（dāng）它們尚未完全損壞時，故障（zhàng）會（huì）時隱時現（xiàn），可用熱吹風機或電烙鐵等對被（bèi）懷疑的元件進行局部升溫（wēn），加速其老化，以徹底暴露故障部件。 采用此法（fǎ）時一定要注意各（gè）種元器件的溫度參數等，不要將原來是好的器件烤壞。
 
     例（lì） 7：一台配 FANUC 0M 數控係統的 TH6380B 臥（wò）式加（jiā）工中心。
 
     故障（zhàng）現象：工作半個小時後 CRT 中部變白，逐漸嚴重，最後（hòu）全部變暗，無顯示；關機數（shù）小時後再開機，工作半小時後又“舊病複發”。
 
      故障診斷與處理（lǐ）：故障發生時（shí）機床其他部分工作正常，因（yīn）此估計故障在 CRT 箱內，且與溫（wēn）度有關，檢查 CRT箱（xiāng）內，兩處裝有冷卻風（fēng）扇，分別冷卻電（diàn）源和接口板；人為將接口板冷卻風扇停（tíng）轉，使溫度上升，發現開機後僅幾分鍾就出現上述故障，可見該電路板穩定性差。
 
    調換此接口板後故障（zhàng）消除。
 
    7 、結語
 
     6 種數控機床故障診斷（duàn）方（fāng）法各有特點， 應根據不同的故障現（xiàn）象靈活（huó）應（yīng）用，對故障進行分析，以（yǐ）逐漸縮小範圍，盡快發現故障，排除故障。