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現(xiàn)在數(shù)控設(shè)備使用越來越廣泛，隨之而來的是如何保證設(shè)備的有效利用率，設(shè)備出現(xiàn)故障時，要盡快將設(shè)備恢復(fù)正常使用。為了解決這個問題，首先要求維修人員應(yīng)該有很高的素質(zhì)，不但要求具有豐富的專業(yè)知識，如機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理、數(shù)控技術(shù)、plc技術(shù)、自控技術(shù)、拖動原理、液壓技術(shù)等，還要掌握機(jī)械加工常識和數(shù)控裝置的簡單編程，另外還要具有一定的英語水平，能夠閱讀英文技術(shù)資料。要有足夠的資料，包括機(jī)、電、液圖紙，機(jī)床參數(shù)備份，系統(tǒng)使用維修手冊，plc梯形圖等。還要有一定量的備件。另外需要維修人員具有一定的經(jīng)驗(yàn)，掌握一定的維修方法。筆者從事數(shù)控設(shè)備維修多年，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)一套維修數(shù)控設(shè)備的方法，現(xiàn)介紹如下以供參考。
　　要搞清故障現(xiàn)象
　　當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時，首先要搞清故障現(xiàn)象，向操作人員了解第一次出現(xiàn)故障時的情況，在可能的情況下觀察故障發(fā)生的過程，觀察故障是在什么情況下發(fā)生的，怎么發(fā)生的，引起怎樣的后果。只有了解到第一手情況，才有利于故障的排除，把故障過程搞清了，問題就解決一半了。搞清了故障現(xiàn)象，然后根據(jù)機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理，就可以很快地確診問題所在并將故障排除，使設(shè)備恢復(fù)正常使用。
　　如，一臺采用美國bryant公司teachable ⅲ系統(tǒng)的數(shù)控外圓磨床在自動加工時，砂輪將修整器磨掉一塊。為了觀察故障現(xiàn)象并防止意外再次發(fā)生，將砂輪拆下運(yùn)行機(jī)床，這時再觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)在自動磨削加工時，磨削正常沒有問題，工件磨削完之后，修整砂輪時，砂輪正常進(jìn)給，而砂輪修整器旋轉(zhuǎn)非?？?，很快就壓上限位開關(guān)，如果這時砂輪沒拆，肯定砂輪又要撞到修整器上。根據(jù)機(jī)床的工作原理，砂輪修整器由e軸伺服電機(jī)帶動，用旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋元件。正常情況下修整器修整砂輪時，z軸滑臺帶動e軸修整器移動到修整位置，修整器做30°~120°的擺動來修整砂輪。我們多次觀察故障現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，e軸在壓上限位開關(guān)時，在屏幕上e軸的坐標(biāo)值只有60°左右，而實(shí)際位置大概在180°左右，顯然是位置反饋出現(xiàn)問題，但更換了位控板和編碼器都沒有解決問題。我們又經(jīng)過反復(fù)的觀察和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：e軸修整器在z軸的邊緣時，回參考點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)擺動都沒有問題，要利用系統(tǒng)的報警信息。
　　現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強(qiáng)，設(shè)備的大部分故障數(shù)控系統(tǒng)都能夠診斷出來，并采取相應(yīng)的措施，如停機(jī)等，一般都能產(chǎn)生報警顯示。當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時，有時在顯示器上顯示報警信息，有時在數(shù)控裝置上、plc裝置上和驅(qū)動裝置上還會有報警指示。這時要根據(jù)手冊對這些報警信息進(jìn)行分析，有些根據(jù)報警信息就可直接確認(rèn)故障原因，只要搞清報警信息的內(nèi)容，就可排除數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的故障。
　　如，一臺采用德國siemens 810系統(tǒng)的數(shù)控溝道磨床，開機(jī)后就產(chǎn)生1號報警顯示“battery alarm power supply”，很明顯指示數(shù)控系統(tǒng)斷電保護(hù)電池沒電，更換新的電池后(注意：一定要在系統(tǒng)帶電的情況下更換電池)，將故障復(fù)位，機(jī)床恢復(fù)使用。另一臺采用siemens 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，開機(jī)后屏幕沒有顯示，檢查數(shù)控裝置，發(fā)現(xiàn)cpu板上一個發(fā)光二極管閃爍，根據(jù)說明書，分析其閃爍頻率，確認(rèn)為斷電保護(hù)電池電壓低，更換電池后，重新啟動系統(tǒng)故障消失。
　　如，一臺采用日本fanuc 0tc系統(tǒng)的數(shù)控車床，出現(xiàn)2043號報警，顯示“hyd. pressure down"，指示液壓系統(tǒng)壓力低。根據(jù)報警信息，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)液壓壓力確實(shí)很低，對液壓壓力進(jìn)行調(diào)整使機(jī)床恢復(fù)了正常使用。
　　另一些故障的報警信息并不能反映故障的根本原因，而是反映故障的結(jié)果或者由此引起的其它問題，這時要經(jīng)過仔細(xì)的分析和檢查才能確定故障原因，下面的方法對這類故障及沒有報警的一些故障的檢測是行之有效的。 
　　數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分故障的一般處理 
　  數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分的修理，凡與常規(guī)機(jī)床機(jī)械部分相同的故障可用常規(guī)機(jī)床機(jī)械故障處理規(guī)定對待。但由于數(shù)控機(jī)床多采用電氣控制，使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化，所以機(jī)械故障率有明顯地降低。
　　1．進(jìn)給傳動鏈故障的處理： 
　　由于數(shù)控機(jī)床的傳動鏈大多采用滾動摩擦副，所以這方面的故障大多表現(xiàn)為運(yùn)動品質(zhì)下降而造成。如反向間隙增大，定位精度達(dá)不到要求、機(jī)械爬行現(xiàn)象，軸承噪聲變大(尤其有機(jī)械硬碰撞之后易產(chǎn)生)等。這部分的維修常與運(yùn)動副的預(yù)緊力，松動環(huán)和補(bǔ)償環(huán)節(jié)的調(diào)整有密切關(guān)聯(lián)。 
　　2．主軸部件故障的處理： 
　　這部分故障多與刀柄的自動拉緊裝置、自動變檔裝置及主軸運(yùn)動精度下降等有關(guān)。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床采取電氣自動調(diào)速后已取消了機(jī)械變速箱裝置，有時雖有變速箱但也十分簡單，結(jié)構(gòu)上簡化使故障大為減少。 
　　3．a(chǎn)tc刀具自動交換裝置故障的處理： 
　　據(jù)統(tǒng)計(jì)atc刀具自動交換裝置故障占數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障的一半以上。主要故障現(xiàn)象有： 
　　刀庫運(yùn)動故障 
　　定位誤差超差 
　　機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)定 
　　機(jī)械手運(yùn)動動作不準(zhǔn) 
　　所有這些故障現(xiàn)象，都會導(dǎo)致?lián)Q刀動作緊急停止，整機(jī)因不能實(shí)現(xiàn)atc刀具自動交換而停機(jī)。 
　　4．位置檢查用行程開關(guān)壓合故障的處理： 
　　數(shù)控機(jī)床配備了許多限位運(yùn)動的行程開關(guān)，使用一段時間后，使運(yùn)動部件的運(yùn)動特性起了變化以及壓合行程開關(guān)的機(jī)械可靠性與行程開關(guān)本身的品質(zhì)、特性都會影響整機(jī)的運(yùn)動。這就需要很好地檢查、更換或調(diào)整。 
　　5．配套附件可靠性下降產(chǎn)生故障的處理： 
　　數(shù)控機(jī)床的配套附件包括： 
　　冷卻裝置 
　　排屑裝置 
　　防護(hù)裝置(其中有冷卻液防護(hù)罩、導(dǎo)軌防護(hù)罩等) 
　　主軸冷卻恒溫箱以及液壓油箱 
　　氣動泵及恒壓氣柜等。 
　　這些部件的損壞或動作不靈都會產(chǎn)生故障，使機(jī)床運(yùn)動停止。因此，對這些部位的檢查不應(yīng)忽略，如有的加工中心換刀動力依靠壓縮空氣，若氣泵供壓不夠，或貯氣柜漏氣使氣壓下降，會使機(jī)床換刀動作暫停、機(jī)床的運(yùn)動約束條件不滿足也會產(chǎn)生報警而停機(jī)。只要排除了這些因素使機(jī)床約束條件得到滿足，就會取消報警轉(zhuǎn)入正常工作。  　　大多數(shù)的bmc125型數(shù)控加工中心的用戶在使用中的反映，atc刀具自動交換裝置故障出現(xiàn)的原因，大多數(shù)在于限位開關(guān)失靈，凡此類故障排除方法是通過手動復(fù)位后即可。對于限位開關(guān)元件，則應(yīng)在故障出現(xiàn)后嚴(yán)格檢測，必要時應(yīng)更換。
　　故障實(shí)例：fanuc一besk伺服驅(qū)動板十15v負(fù)載軟擊穿燒保險絲。 
　　我們維修時，通過初步檢查判定故障原因是負(fù)載局部短路，并且用數(shù)字表測得十15v對“地”電阻，正常板為1．3kω 故障板為300ω。因?yàn)橥姾脽ｋU絲，根本無法通電檢查，所以只能做電阻測量或拆元件檢查。 
　　但是，由于該伺服板的十15v電源與其負(fù)載（24只集成元件）的印刷電路成放射型結(jié)構(gòu)，所以，電阻測量時無法做電路切割分離，并且由于元件多且為直接焊裝，也不可能逐一拆卸檢查。維修的實(shí)際操作十分困難，即使故障解決了，也往往弄得電路板傷痕累累。處理這種既不能做電路切割分離或元件拆卸也無法通電檢查的故障，我們采用電阻比對法檢查很方便。診斷檢查時，不切割電路也不焊脫元件，而是直接測量十15v端與各集成元件的有關(guān)管腳問的電阻值，同時將故障板與正常板做對應(yīng)值比較，即可查出故障。處理以上故障時，考慮到元件管腳多，所以首先分析厚膜塊內(nèi)部電路（圖中已標(biāo)出）和集成塊管腳功能圖，然后從中篩選出若干主要的測試點(diǎn)，做電阻測量。當(dāng)測量到q7時，發(fā)現(xiàn)其3腳（ ＋ 15v）對14腳（輸出）電阻為150ω（正常為6kω ，懷疑q7（lm339）有問題，更換q7后，伺服板恢復(fù)正常，說明q7管腳間阻值異常系內(nèi)部軟擊穿，從而引起電源短路。 
　　2. 快速過程的分步模擬法 
　　有些控制過程，如步進(jìn)電機(jī)的自動升降速過程，直流調(diào)速器的停車制動過程，只有零點(diǎn)幾秒的瞬間時間。查尋這種快速過程的電路故障，顯然無法采用一般儀表進(jìn)行故障跟蹤檢測，所以故障診斷比較困難。下面通過故障實(shí)例一5v型直流可控硅主驅(qū)動停車時間太長的故障，介紹我們采用的特殊方法一分步模擬法。 
　　經(jīng)過對故障板的初步檢查，判斷故障原因在v5主驅(qū)動器制動電路。該制動控制邏輯復(fù)雜，涉及電路多，診斷故障決非舉手之勞，而且由于制動過程短，無法測量，所以我們采用分步模擬法進(jìn)行診斷檢查。由電路原理得知制動過程如下： 
　?。?）本橋逆變，釋放能量；（2）自動換橋，再生制動；（3）再次換橋，電路復(fù)原。 
　　為了分步測量的需要，以速度指令、速度反饋和電流反饋為設(shè)定量，將以上過程細(xì)分為八個步驟（列成一張表），然后逐步改變相應(yīng)設(shè)定量，檢測有關(guān)電路信號，對照電路邏輯，查出故障。我們做分步測試進(jìn)行到第二步（即速度指令由1變0）時，發(fā)現(xiàn)“a后移”和“積分停止”均為高電平，按電路邏輯，應(yīng)為低電平，據(jù)此查對電路，很快找出a2板中與非門dl06（型號：fzhi01）有問題，更換后，故障排除。 
　　3．ct4一os3型查頻器的一例特殊故障 
　　ct4一os3型變頻器常用于ybm90和mk5oo加工中心的刀庫驅(qū)動。在維修中，我們多次碰到該變頻器時好時壞的缺相故障，并且測得缺相電壓只有60至2oov（正常為400v)。由于這是一種時好時壞的軟故障，診斷查尋困難。 
　　但是，我們發(fā)現(xiàn)該變頻器這種故障的多數(shù)原因是脈沖隔離級問題——振蕩不穩(wěn)定。這種故障現(xiàn)象，用示波器檢查，很難發(fā)現(xiàn)“波形丟失”，但一般都有三組脈沖幅值不相等，甚至差異軟大的現(xiàn)象。 
　　其實(shí)，仔細(xì)分析一下隔離級電路的特點(diǎn)就能看出問題，這是一個比較特殊的間歇振蕩器，僅用二只三級管，分別做振蕩管和振蕩器電源開關(guān)。由于采用單管振蕩，而且振蕩電路串入限流電阻和二只三極管，加上變壓器輸出負(fù)載，所以振蕩電路損耗大，增益低，容易造成電路偶發(fā)性停振和脈沖幅值不足的毛病，即產(chǎn)生時好時壞的電機(jī)缺相故障。從以上分析可以看出，這種電路對脈沖變壓器q值和三極管β值要求嚴(yán)格，用戶維修時，可以采用如下措施得到彌補(bǔ)：（1）選用高β（120至180）振蕩管；（2）適當(dāng)減少限流電阻阻值，即在51ω電阻上并接100一270ω。  　　
　　4．診斷多種故障綜合癥 

　　下面通過cvt035型晶體管直流驅(qū)動器的典型實(shí)例，說明多種故障綜合癥的診斷方法。該故障伺服板，經(jīng)初步檢查看出，電路板外觀很臟，輸出級燒損嚴(yán)重，可見用戶的維護(hù)保養(yǎng)比較欠缺，處理這種故障，應(yīng)該首先清除臟物，修復(fù)輸出級，切忌貿(mào)然通電，否則可能引發(fā)短路，擴(kuò)大故障面。例如鐵粉灰塵的導(dǎo)電短路，輸出級開關(guān)管擊穿對前級和電源的短路等等。經(jīng)上述處理后，通電檢查又發(fā)現(xiàn)如下故障：（1）“欠壓”紅燈有時閃亮（“ready”綠燈閃滅）；（2）電機(jī)不轉(zhuǎn)；（3）開關(guān)電源（±15v）變壓器tl和電源開關(guān)管v69異常發(fā)燙。 
　　這是一例典型的綜合癥，而且故障之間可能存在某種因果關(guān)系，所以處理故障需要順序進(jìn)行，否則可能事倍功半，甚至引發(fā)故障面擴(kuò)大。我們通過分析，做出如下維修排序：開關(guān)電源一＞“欠壓”燈——＞電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。首先檢查電源板，通過測量主回路150v直流電壓和斷開±15v負(fù)載的檢查后，得知故障在開關(guān)電源板內(nèi)部，在檢查電源板中發(fā)現(xiàn)10v穩(wěn)壓管v32的電壓只有9．5v，由此檢查下去，找到故障原因：v32的限流電阻rl85阻值變大。更換rl85后，±15v電源板和“欠壓”燈等均恢復(fù)正常，但電機(jī)仍不轉(zhuǎn)?？梢姡陨蠠糸W和元件發(fā)燙均由rl85變值引起，電機(jī)不轉(zhuǎn)則另有原因。按通常的檢查方法，可以逐級檢測，但由于經(jīng)驗(yàn)的緣故，我們只做簡單的變換轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反向運(yùn)轉(zhuǎn)正常，所以很快查出故障原因：換向電路的集成塊n5（tl084）失效，更換n5后，一切正常。 
　　5．pc接口法 

　　由于數(shù)控機(jī)床各單元（除驅(qū)動器外）與數(shù)控系統(tǒng)之間都是通過pc接口（1／o）實(shí)現(xiàn)信號的傳遞和控制，因此，許多故障都會通過pc接口信號反映出來，我們可以通過查閱pc機(jī)床側(cè)的1／o信號診斷各種復(fù)雜的機(jī)床故障或判別故障在數(shù)控系統(tǒng)還是在機(jī)床電氣。其方法很簡單，即要求熟悉全部pc（機(jī)床側(cè)）接口信號的現(xiàn)行狀態(tài)和正常狀態(tài)（或制成一張表格），診斷時，通過對全部pc（機(jī)床側(cè)）接口信號的現(xiàn)行狀態(tài)和正常狀態(tài)逐一查看比對，找出有故障的接口信號，然后根據(jù)信號的外部邏輯關(guān)系，查出故障原因。當(dāng)你熟悉了pc接口信號后，應(yīng)用這種pc接口比對法，非常簡便快快捷，而且避免了分板復(fù)雜的梯形圖程序。 
　　6．西門子3gg系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常的恢復(fù) 

　　瑞士studer s45一6磨床配備西門子3gg系統(tǒng)，為雙nc雙plc結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自診斷功能，發(fā)生故障時，可以借助屏幕提示，快速診斷修復(fù)故障。但是如果發(fā)生系統(tǒng)無法啟動，并且plc處于停止?fàn)顟B(tài)，屏幕不亮，那么系統(tǒng)的自診斷功能將無法發(fā)揮作用，導(dǎo)致診斷困難。發(fā)生這種故障的原因比較多，如果電池電壓低于2．7v，必須更換電池；如果nc或plc硬件損壞，需要更換電路板；如果機(jī)床的24v電源低于21v，需要檢查電源電路和負(fù)載。 
　　但是我們碰到更多的故障原因并不是硬件故障，而是機(jī)床數(shù)據(jù)異常這類軟故障。其原因比較復(fù)雜，如電網(wǎng)干擾、電磁波干擾、電池失效、操作失誤等均有可能造成機(jī)床數(shù)據(jù)的丟失或混亂，以致系統(tǒng)無法啟動。 
　　象這類軟故障我們可以采用全清恢復(fù)法使系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行。3gg系統(tǒng)的全清步驟如下： 
　?。?） 機(jī)床數(shù)據(jù)、用戶程序、設(shè)定數(shù)據(jù)和背景存貯器的清除； 
　?。?） 3gg系統(tǒng)的初始化； 
　?。?） plc清零； 
　?。?） 恢復(fù)被清除的全部數(shù)據(jù)、程序。一般需要設(shè)定波特率，調(diào)出128kb內(nèi)存，然后，通過磁盤等媒體輸入數(shù)據(jù)、程序。 
　　（5） 試驗(yàn)并檢查伺服系統(tǒng)的全部kv系數(shù)。 
　　（6） 完成這些步驟后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。