數控機床各部故障分析及維修
 3．1 數控機床主軸伺服系統故障檢查及維修
   在維修主回路采用錯位選觸無環流可逆調速驅動系統的數控車床中所遇到的部分故障及處理方法。 ①. 故障現象：1.8m臥車在點動時，花盤來回擺動。   檢查：測量驅動控制系統中的±20V直流穩壓電源的紋波為4V峰峰值，大大超過了規定的范圍。   分析：在控制系統的放大電路中，高、低通濾波器可以濾掉，如：測速機反饋，電流反饋，電壓反饋中的各次諧波干擾信號，但無法濾除系統本身直流電源電路中的諧波分量，因它存在于整個系統中，這些諧波進入放大器就會使放大器阻塞，使系統產生各種不正常的現象。在點動狀態下，因電機的轉速較低，這些諧波已超過了點動時的電壓值，造成了系統的振蕩，使主軸花盤來回擺動，而且一旦去除諧波信號，故障馬上消失。   處理：將電壓板中的100MF和1000MF濾波電容換下焊上新電容，并測量紋波只有幾個毫伏后將電源板安裝好，開機試運行，故障消除。 ②. 故障現象：5m立車在運行加工中發出哐哐聲后，燒保險。   檢查：發現5FC5FG、5RG5RQ正反組全無脈沖輸出(線路見圖2)，測量結果，IC7反相器損壞，又發現1FG1FC輸出波形較其他波形幅值低得多。     分析：5m立車主驅動直流電機的驅動電壓由晶閘管全控橋反并聯整流電路提供。12路觸發脈沖中，有兩路消失，另一路觸發脈沖的幅值較其它正常觸發脈沖要短三分之一，當出現哐哐的齒輪撞擊聲時，誤以為液壓馬達聯軸節處出現了問題，但過了一會兒兩路保險絲燒壞，實際上，在這次故障的前一段時間里已燒過兩次保險，當時只認為是偶然的電網不穩造成，因換上保險絲后，故障就消除了。由于5m立車加工運行時的轉速較低，雖然可控硅整流電路是橋式整流，但是線路中觸發脈沖丟失和幅值小同時存在時，也會造成電流不連續，輸出的電壓不穩，從而使電機的轉速不穩。一開始出現的哐哐聲，實際就是轉速不穩的表現。由于電流斷續而引起的燒保險故障能發生在運行后停車和正常運行的任何時刻。   處理：將放大管T1(另一組觸發電路中的放大管，功能如圖2中的T7)及反相器IC7換下，故障消除。    3．2 機床PLC初始故障的診斷
    機床PLC初始故障的診斷為了保護機床和維修方便，PLC有顯示和檢測機床故障的能力。一旦發生故障，維修人員就能根據機床的故障顯示號去確定故障類別，予以排除。但在實際加工過程中，我們發現有時PLC同時顯示幾個故障，它們是由某一個故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發故障，其它故障報警就消失了。可是從機床PLC顯示的所有報警故障中，維修人員并不知道哪個故障是初始引發故障，維修人員只能逐個故障去查，這就增加了維修難度。機床PLC初始故障診斷功能，通過PLC程序，準確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其它引發故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和準確性。 2 初始故障診斷原理設計的PLC程序不單單是把各個故障都能檢測和顯示出來，還能把最關鍵的初始故障自動判斷出來。    初始故障診斷原理：以3個故障為例，其中設置了3個故障檢測位，分別為R500.0、R510.0、R520.0；3個初始故障檢測位為R500.2、R510.2、R520.2；F149.1為系統復位信號。初始狀態時，無報警出現，故障檢測位都為“0”，初始故障檢測位也都為“0”，復位信號F149.1為“0”。在3個故障中假設首先發生第二個故障。在程序掃描的第一個周期內，其對應的故障檢測位R510.0變為“1”，R500.2、R520.2、F149.1初始值為“0”，初始故障檢測位R510.2變為“1”，通過自鎖保持為“1”，直到故障被排除，系統復位信號發出后“1”狀態才被解除。在程序掃描的第二個周期內，R510.2保持為“1”，實現了對R500.1、R520.1的封鎖，即使此時另外某一個故障檢測位為“1”，也不能導致其初始故障檢測位變為“1”。通過此PLC程序的控制，就能從同時發生的眾多故障里準確地判斷出初始故障。在JCS018數控機床中，遇到了多個故障同時發生的問題，如換刀報警和液壓報警同時出現。維修時，先檢查液壓控制部分，然后才能確認故障出在換刀過程中。檢查后我們才知道換刀的動力由液壓驅動來提供。PLC控制程序設計中，當遇到換刀故障時，為防止更大的意外發生，在報警的同時也斷開了液壓控制，因此換刀故障發生時出現了兩個報警信息。為遵循原機床的設計思路，而又能準確地發出報警信息，給JCS018數控機床增加了對初始故障的檢查功能。按照前面的程序分析，換刀和液壓故障檢測位分別為R500.0和R510.0，初始故障可從初始故障檢測位R500.2和R510.2讀出。當該機床再發生類似故障時，就能很快地判斷出初始故障。 3．3 數控設備檢測元件故障及維修
    檢測元件是數控機床伺服系統的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構成閉環系統。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線位移采用直線型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線感應同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。    當機床出現如下故障現象時，應考慮是否是由檢測元件的故障引起的：①.機械振蕩（加／減速時）：     (1)脈沖編碼器出現故障，此時檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。    (2)脈沖編碼器十字聯軸節可能損壞，導致軸轉速與檢測到的速度不同步，更換聯軸節。    (3)測速發電機出現故障，修復，更換測速機。②.機械暴走（飛車）：    在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應檢查：    (1)脈沖編碼器接線是否錯誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。    (2)脈沖編碼器聯軸節是否損壞，更換聯軸節。    (3)檢查測速發電機端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。③.主軸不能定向或定向不到位：在檢查定向控制電路設置和調整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調整的同時，應檢查位置檢測器（編碼器）是否不良，此時測編碼器輸出波形。④.坐標軸振動進給：    在檢查電動機線圈是否短路，機械進給絲杠同電機的連接是否良好，檢查整個伺服系統是否穩定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯軸節聯接是否平穩可靠、測速機是否可靠。         檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾個方面注意，進行正確的使用和維護保養。  (1)．不能受到強烈振動和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。    (2)．工作環境周圍溫度不能超標，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路片子的正常工作。    (3)．要保證反饋線電阻，電容的正常，保證正常信號的傳輸。    (4)．防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號。    (5)．安裝方式要正確，如編碼器聯接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。    總之，在數控設備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強維護保養，對出現的問題進行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設備的正常運行。數控機床的維護
   數控系統是數控機床的核心部件，因此，數控機床的維護主要是數控系統的維護。數控系統經過一段較長時間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機械部件更是如此，為了盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發生，就必須對數控系統進行日常的維護。概括起來，要注意以下幾個方面。1. 制訂數控系統日常維護的規章制度根據各種部件特點，確定各自保養條例。如明文規定哪些地方需要天天清理（如CNC系統的輸入／輸出單元——光電閱讀機的清潔，檢查機械結構部分是否潤滑良好等），哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動機電刷和換向器應每月檢查一次）。2. 應盡量少開數控柜和強電柜的門因為在機加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數控系統內的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數控系統超負荷長期工作，打開數控柜的門來散熱，這是種絕不可取的方法，最終會導致數控系統的加速損壞。正確的方法是降低數控系統的外部環境溫度。因此，應該有一種嚴格的規定，除非進行必要的調整和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門。3. 定時清掃數控柜的散熱通風系統應每天檢查數控系統柜上各個冷卻風扇工作是否正常，應視工作環境狀況，每半年或每季度檢查一次風道過濾器是否有堵塞現象。如果過濾網上灰塵積聚過多，需及時清理，否則將會引起數控系統柜內溫度高（一般不允許超過55℃），造成過熱報警或數控系統工作不可靠。4. 經常監視數控系統用的電網電壓FANUC公司生產的數控系統，允許電網電壓在額定值的85%～110%的范圍內波動。如果超出此范圍，就會造成系統不能正常工作，甚至會引起數控系統內部電子部件損壞。5. 定期更換存儲器用電池FANUC公司所生產的數控系統內的存儲器有兩種：(1) 不需電池保持的磁泡存儲器。(2) 需要用電池保持的CMOS RAM器件，為了在數控系統不通電期間能保持存儲的內容，內部設有可充電電池維持電路，在數控系統通電時，由+5V電源經一個二極管向CMOS RAM供電，并對可充電電池進行充電；當數控系統切斷電源時，則改為由電池供電來維持CMOS RAM內的信息，在一般情況下，即使電池尚未失效，也應每年更換一次電池，以便確保系統能正常工作。另外，一定要注意，電池的更換應在數控系統供電狀態下進行。6. 數控系統長期不用時的維護為提高數控系統的利用率和減少數控系統的故障，數控機床應滿負荷使用，而不要長期閑置不用，由于某種原因，造成數控系統長期閑置不用時，為了避免數控系統損壞，需注意以下兩點：(1) 要經常給數控系統通電，特別是在環境濕度較大的梅雨季節更應如此，在機床鎖住不動的情況下（即伺服電動機不轉時），讓數控系統空運行。利用電器元件本身的發熱來驅散數控系統內的潮氣，保證電子器件性能穩定可靠，實踐證明，在空氣濕度較大的地區，經常通電是降低故障率的一個有效措施。(2) 數控機床采用直流進給伺服驅動和直流主軸伺服驅動的，應將電刷從直流電動機中取出，以免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺電動機損壞。