數控機床特殊故障（zhàng）的診（zhěn）斷（duàn）分析（xī）與處理-螺紋加工機床網-數控機床市場網

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數控機床特殊故障的診斷分析與處理

2021-6-8 來源：首都航天機械有限公司作者：關進良，楊春月，張（zhāng）振剛，李術平，劉鬆

摘要（yào）：針對（duì）數控機床某些“特殊故障（zhàng）”，結合工作中的維修實例從原理上分（fèn）析引發特殊故障的主要原因（yīn），總結排查各類特殊故障的一般思路，並給（gěi）出相應的解決方案。

關鍵詞：數控機床；特殊故障；維修實（shí）例；PMC

數控機床是典型的機電一體化設備，涉及機械、電（diàn）氣、液壓、計算機以及自動控製等多種專業，且控（kòng）製過程複雜，這在一定程度上給（gěi）數（shù）控（kòng）機床的故障診斷增加了難度。在種類繁多的故障中，有（yǒu）一類故障不能（néng）按照（zhào）常規（guī）思路進（jìn）行故障診斷，其（qí）故障現象往往具有（yǒu）“迷（mí）惑性”，故障（zhàng）原因（yīn）有時帶有（yǒu）一定的“隱蔽性”，本文稱為特（tè）殊故障。

1、具體故障診斷（duàn）維（wéi）修實例

1.1 某數控立式車床“標頭 SKP”閃爍不停止（zhǐ）故障（zhàng）

故障現象：數控立式車床采用 FANUC 0T 數控係統，當選擇編輯 EDIT/ 自動 AUTO 方式時，機床顯示器出現“標（biāo）頭 SKP”閃爍不停，無法正常運行，隻有按下（xià） RESET 鍵後才能切換到（dào）其（qí）他（tā）方式（如 MDI 方式），且其它方式無此故障（zhàng）現象（xiàng）。

故障分析及解決方案：機床出現“標頭 SKP”閃爍，一般情況下，是由於正在通過 RS232 通訊接口（kǒu）進行加工程序的傳輸，當程序傳輸結束後，機床即可恢複正常。但此機床的加工程序已經傳輸完成，根本不處於（yú）程序傳輸狀態，又檢（jiǎn）查數控係統（tǒng）、計算機和通訊有關的參數（如波（bō）特（tè）率、數據位、停止位等）均正常。排除常見故障原（yuán）因（yīn）外，再將機床調為 MDI 方式，檢查是（shì）否能正常手動輸入程序，發現當輸入（rù） G 代碼（如 G01）還未按下（xià）“input”按鍵時，G 代碼已經被輸入到係統中（zhōng），故障原因可能和“input”按鍵有關，隨之拆（chāi）下該數控機床特殊故障的診斷分析與處理（lǐ）按鍵發現裏麵有水珠，同時，並測量其電阻值約 95Ω（按鍵處於常開狀態），接近於“短路”狀態，正（zhèng）常電阻值應趨向於無窮大，接近於“斷路”狀態，將按鍵清理幹（gàn）燥後重新安裝測試，未出現“標頭 SKP”閃爍，故障排除。為了理（lǐ）清引發故障的根本原因，選擇EDIT/ AUTO 方式，按一下“input”按（àn）鍵故障複現（這一現象操作和維護人員均很少注意），進一步驗證了該故障是由於按（àn）鍵異常造成的。

小結：該故障的特殊之處在於看似屬於通訊故障，實則是硬件故障（按鍵內部進水短路），此類故障比較少（shǎo）見，且迷惑性很大，麵對此類故障，先要清楚造成故障的過程和原（yuán）理，再設法從和故障相關的其他方麵著手，進而找到故障診斷突破口（kǒu），如此例中，在 MDI 狀態驗證能否正常輸入 G 代碼，從而查出“input”按鍵故障（zhàng）。

1.2 某數（shù）控車床“方式選擇”故障

故障現象：該數控車床采用 FANUC 0iD 數控係統，開機後方式選（xuǎn）擇旋鈕開關失效，無論（lùn）選（xuǎn）擇何種運行方式，數（shù）控係統顯示的都是 MDI 方（fāng）式，無法正常進行（háng）方式選擇，且無任（rèn）何報警。

故障分析及解決方案：對於方式（shì）選擇故障，一（yī）般情況下可（kě）考慮以下因素：（1）方式選（xuǎn）擇開關直接連接的（de）電纜脫落（luò），故障率占 50% 以上；（2）方式選擇開關硬件本身損（sǔn）壞，依據（jù）故障記錄可知，故障率約占40%；（3）其他方麵間接引起的此類故障，故障率約占 10%。按照（zhào）以上分析（xī），首先，拆下機床（chuáng）操作麵板，檢查方（fāng）式（shì）選擇開關連接電纜，均無脫落，也沒有虛接。然後又更換新（xīn）的方式選擇開關，故障仍然複現。

另外，機床沒（méi）有（yǒu）任何報警提示，給維修人員帶來較大的困難。為了徹底查明故障原因，結（jié）合 FANUC 係統 PMC 和方式選擇地址信號控製原理，係統處於何種運行方式主要由地址信號 G43 來控製，具體控製和對應關係見表 1。

表（biǎo） 1 方式選擇地址信號

根據“無（wú）論選（xuǎn）擇何種運行方式，係統始終顯示MDI 方式”這一故障現象，從表 1 可以（yǐ）看出，地址信號 MD1（G43.0）、MD2（G43.1）、MD4（G43.2）、DNCI（G43.5）、ZRN（G43.7）一（yī）直都為 0，那麽有一種（zhǒng）可能，以（yǐ）上地址信號沒有 24V 電源供給，這種可能也同樣可以（yǐ）造（zào）成此故障。現將方式選擇開關分（fèn）別（bié）打（dǎ）到不同方式，使用萬用表依次測量（liàng）開關的接線端子，電壓均為 0V。結合機床（chuáng）相（xiàng）關電氣原理（lǐ）圖，檢查電氣櫃發現，有一給方式選擇開關供電的 24V 電源線（xiàn）虛接，重（chóng）新緊固後（hòu）並進（jìn）行方式選擇測（cè）試，機床恢複正常，故障徹（chè）底排除。

小結：該（gāi）故障的特殊（shū）之處在於表麵看似是方式選擇開關或者地址信號控製方麵的故障，其實是電源故障。解決該問題的關鍵是選擇的 PMC 地（dì）址信號控製關係（xì），數控機床有時會出現故障現象相同，但故障原因不同，這（zhè）就需要維修人員加強日常學習，明白控製原理，不（bú）斷提高自身的理論素養，從“原理”上著手解決故障，以不變應萬變，往往會起到事半功倍的效果。

1.3 某立式加工中心自（zì）動執行程（chéng）序故障

故障現象：某加工中心采用三（sān）菱數控係統，在執行程序“T** M06；G91 G01 X100 F200；M30”過程中，當執行完（wán）換刀指令後出現（xiàn）循環停止（循環停止按鍵紅燈亮），未繼續執行語（yǔ）句 G91 G01 X100 F200，當再次按下（xià）循環啟動按鍵後又能往下繼續運行程序。

故障分析（xī）及解決方案：該機（jī）床采用無機械手自動換刀係統，鬥笠式刀庫，刀庫的前進 / 後退以及機床主軸鬆 / 緊刀均采（cǎi）用氣壓驅動。每次隻在執行帶有換刀（dāo）指令的程序時才出現上述故障（zhàng），於是，需要先捋清整體換刀流程（見圖 1）及相關信號檢測值（zhí）是否正確，檢查後未發現異常。又根據故障現象（xiàng）“再次按下循（xún）環啟動按鍵後又能（néng）往（wǎng）下繼續運行程序”，說明有（yǒu）一種可能是換刀過程中某個步驟異常，在換刀完成後又恢（huī）複了正常，但間接影響了下（xià）麵 G 代碼的執行（可能是影（yǐng）響了順利執行（háng）G 代碼的某一前提條（tiáo）件）。

依據這一思（sī）路，仔細觀察後發現，當換刀進行到“主軸吹氣（qì）”這一步驟時（shí）（持續（xù） 2 秒），相應的氣管有漏氣現象，當主軸夾緊刀具後（hòu）此氣路控（kòng）製閥已自動關閉恢複正常，且換刀流程正確，故障迷惑性較大。但是，氣（qì）管漏氣（整（zhěng）個機床氣動係統的一支路）過程中可能造成了氣動係統壓力瞬（shùn）間低於壓力傳感（gǎn）器的設定值（很快又得到了恢複），在壓力傳感器檢測異常的瞬（shùn）間導致了循環停止，當再次按下循環啟動時，因為壓力值已經恢複正常，所以又能往下執行程序（xù）。更（gèng）換（huàn）新的氣管並測試，故障徹底排除，驗證了上（shàng）述（shù）分析過程的（de）正確性。

圖 1 換刀流程

小結：該故障的特殊之（zhī）處在於故障現象是程序執行問題，實（shí）質上是換刀過程中“遺留”的故障間接影（yǐng）響了（le）G 代（dài）碼的執行，隻有熟悉整個（gè）換刀步驟以及每一步信號檢測過程，才能準確（què）進行故障定位。

2、結語

綜（zōng）上，排除（chú）數（shù）控機床特殊故障的一般思路如下，首先，認真觀察故障現象，不放過任何細節（包括詢問機（jī）床操作人員），可能某個（gè）細節就是解決問題的關（guān）鍵。其次（cì），使（shǐ）用常規故障診斷（duàn）方法依次排除常見的故障原因，逐步把診斷範圍縮小。最後，既要深刻理（lǐ）解電氣（qì）控製“原理”，又要發散思維方式，參考“經驗（yàn）”但不能隻靠“經驗”，分析（xī）可能引發故障的間接可能和不常見的某些原因，逐步揭（jiē）開故障的“神秘麵（miàn）紗”，消除各種（zhǒng）故障（zhàng）的隱蔽性，從而順利排除（chú）故障。

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