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第1篇

論文摘要：數控機床電氣系統故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法十分重要。

一、故障的調查與分析

這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：

1、詢問調查在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。

2、現場檢查到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。

3、故障分析根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。

4、確定原因對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。

5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。

下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。

(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。

①詢問向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。

②目視總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

(2)儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

(3)信號與報警指示分析法

①硬件報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。

②軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

(4)接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。

(5)參數調整法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。

(6)備件置換法當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。

鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。

(7)交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。

(8)特殊處理法當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。

二、電氣維修與故障的排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

1、電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。

2、數控系統位置環故障

①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。

②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。

3、機床坐標找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。

第2篇

引言

近年來,數控機床大量用于制造業中,成為企業生產的關鍵設備,帶來很大的效益;但是數控機床的先進性、復雜性、智能化高的特點,也使數控機床維護保養工作要求較高,出現的故障種類增多,診斷較為困難。

1合理地使用數控機床

1.1數控機床的工作場地選擇

(1)避免陽光的直接照射和其它熱輻射、避免太潮

濕或粉塵過多的場所,盡量在空調環境中使用,保持室溫20℃左右。由于我國處于溫帶氣候、受季風影響、溫

度差異大,對于精度高、價格貴的數控機床,應置于有空調的房間中使用。(2)要避免有腐蝕氣體的場所。因

腐蝕氣體易使電子元件變質,或造成接觸不良,或造成

元件短路,影響機床的正常運行。(3)要遠離振動大的設備(如沖床、鍛壓設備等)。對于高精度的機床還應采用防振措施(如防振溝等)。(4)要遠離強電磁干擾源,使

機床工作穩定。

1.2數控機床的電源

數控系統對電源要求較嚴,一般要求工作電壓為220V±10%。針對我國供電工況,對于有條件的企業,可

為數控機床采取專線供電或增設穩壓裝置,以減少供電品質差的影響,為數控系統的正常運行提供有力保證。

1.3數控機床配置合適的自動編程系統

手工編程對于外形不太復雜或編程量不大的零件

程序,簡單易行。當工件比較復雜時(如凸輪或多維空

間曲面等),手工編程周期長(數天或數周)、精度差、易

出錯。因此,快速、準確地編制程序就成為提高數控機床使用率的重要環節;為此,有條件的用戶最好配置必

要的自動編程系統,提高編程效率。

1.4數控機床配置必要的附件和刀具

為了充分發揮數控機床的加工能力,必須配備必要

的附件和刀具。切忌花了幾十萬元錢買來一臺數控機床,因缺少一個幾十元或幾百元的附件或刀具而影響整

機的正常運行。由于單獨簽訂合同購買附件的單價大大高于隨同主機一起供貨的附件單價,因此,有條件的企業盡量在購買主機時一并購置易損部件及其它附件。

1.5加工前的準備

加工前要審查工件的數控加工工藝性,應重視生

產技術準備工作(包括工件數控加工工藝分析、加工程

序編制、工裝與刀具配置、原材料準備及試切加工等)

以縮短生產準備時間,充分提高數控機床的使用效率。

合理安排適合在數控機床加工的各種工件,安排好數控機床加工運轉所需的節拍。

1.6為維修保養做好準備

建立一支高水平的維修隊伍,保存好設備的完整

.數控機床的常見故障

2.1故障發生的階段

故障是指設備或系統因自身原因而喪失規定功能的現象。發生故障具有相同的規律,一般分為三個區域:

(1)初期運行區,故障率較高,故障曲線呈上升趨勢,此區故障多數屬于設計制造和裝配缺陷造成的。(2)正常

運行區,此時故障曲線趨近水平,故障率低,此區故障一

般是由操作和維護不良造成的偶發事故。(3)衰老區,此區故障率大,故障曲線上升快,主要原因是運行過久、機

件老化和磨損過度造成的。

2.2故障的分類

按結構分為機械和電氣兩類;按故障源分為機械故障和控制故障兩類;就其數控系統而言分為硬件故障、軟件故障、干擾故障三類。要判斷是機械方面故障

還是控制系統故障,其分析方法是:先檢查控制系統,

看程序能否正常運行,顯示和其它功能鍵是否正常,有無報警現象等;再檢查電機和檢測元件,是否能正常運轉,有無間歇或抖動現象,有無定位不準等問題。如果沒有上述問題,則可初步判斷故障原因在機械方面,著重檢查傳動環節。檢查傳動環節時應使電機斷電,用手動并配合打表檢查機器。

3.數控系統的常見故障分析

(1)位置環。這使數控系統發出控制指令,并與位

置檢測系統的反饋值相比較,進一步完成控制任務的

關鍵環節;它有很高的工作頻度,并與外設相聯接,容易發生故障。常見的故障有:1)位控環報警:可能是測量回路開路,測量系統損壞,位控單元內部損壞。2)不

發指令就運動,可能是漂移過高,正反饋,位控單元故

障,測量元件損壞。3)測量元件故障,一般表現為無反饋值;機床回不了基準點;高速時漏脈沖產生報警,可

能的原因是光柵或讀頭臟了;光柵壞了。

(2)伺服驅動系統。它與電源電網、機械系統等相關聯,工作中一直處于頻繁的啟動和運行狀態,也是故

障多發部位。其主要故障有:1)系統損壞。一般由網絡電壓波動太大或電壓沖擊造成。地區電網質量不好,會給

機床帶來電壓超限,尤其是瞬間超限,若無專門的電壓監控儀,則很難測到。在查找故障原因時,要加以注意,

還有一些是由于特殊原因造成的損壞。2)加工時工件表面達不到要求,走圓弧插補軸換向時出現凸臺,電機低

速爬行或振動,這類故障一般是由于伺服系統調整不當,各軸增益系統不相等或與電機匹配不合適引起,解

決辦法是進行最佳化調節。3)保險燒斷,或電機過熱,以至燒壞,這類故障一般是機械負載過大或卡死。

(3)電源部分。電源失效或故障的直接結果是造成系統的停機或毀壞整個系統。一般在歐美國家,這類問

題較少,在設計方面的因素考慮的不多;但在中國由于電源波動較大、質量差,還隱藏有高頻脈沖類的干擾,加上人為的因素(如突然拉閘斷電等),這些原因可造成電源故障失控或損壞。再者,數控系統部分運行數

據、設定數據以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內,系統斷電后依靠電源的后備蓄電池或鋰電池保持。

因而,停機時間比較長,拔插電源或存貯器都可能造成數據丟失,使系統不能運行。

(4)可編程序控制器邏輯接口。數控系統的邏輯控制(如刀庫管理,液壓啟動等),主要由PLC實現,必須采

集各控制點的狀態信息(如斷電器,伺服閥,指示燈等),它與外界繁多的各種信號源和執行元件相連接,

變化頻繁,發生故障的可能性較多,故障類型較多。

(5)其它。由于環境條件,例如干擾,溫度,濕度超過允許范圍,操作不當,參數設定不當,都可能造成停

機或故障。不按操作規程拔插線路板,或無靜電防護措施等,也可能造成停機故障甚至毀壞系統。

4常見故障的排除方法

(1)初始化復位法。一般情況下,由于瞬時故障引起的系統報警,可用硬件復位或開關系統電源依次清

除故障;若系統工作存貯區由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對系統進行初始化清除,清除前應注意作好數據拷貝記錄;若初始化后故障仍無排除,則需進行硬件診斷。

(2)參數更改、程序更正法。系統參數是系統功能的依據,參數設定有誤可能造成系統的故障或某功能

無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機,對此可以采用系統的塊搜索功能進行檢查,改正所有錯誤,確保正常運行。

(3)調節、最佳化調整法。調節簡單易行的辦法,可通過對電位計的調節,修正系統故障。通過調節速度調

節器的比例系數和積分時間,可使伺服系統達到既有較高的動態響應特性,又不發生振蕩的最佳工作狀態。在現場沒有示波器或記錄儀的情況下,根據經驗,先正向調節使電機起振,然后向反向慢慢調節,直到消除震蕩即可。

(4)備件替換法。采用好的備件替換診斷出的壞線路板,并做相應的初始化啟動,使機床迅速投入正常運轉,

然后將壞板修理或返修,這是目前最常用的排故辦法。

(5)改善電源質量法。目前一般采用穩壓電源,以改善電源波動。對于高頻干擾可用電容濾波法,通過這

些預防性措施可減少電源板的故障。

(6)維修信息跟蹤法。一些大的制造公司根據實際工作中屬于設計缺陷造成的偶然故障,可以不斷修改和完善系統軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員,以此做為故障排除的依據,有利于正確徹底地排除故障。

礎上已設計了一套新型應力應變測試系統,該系統集

數據采集和處理功能于一體,減少了中間環節,操作更便捷、更簡單且測試結果更精確[22]。

結束語

SHPB裝置是研究材料動載特性的理想工具,SHPB

測試裝置的發展是力學、材料學、計算機等技術在應用

領域的綜合集成。各學科的協同發展將有力地推動

SHPB技術應用范圍的擴大以及SHPB測試技術的提高。

參考文獻

[1]馬嘵青.沖擊動力學[M].北京:北京理工大學出版社,1992.

[2]KolskyH.Aninvestigationofthemechanicalpropertiesofmaterials

第3篇

一、直觀法

維修人員通過故障發生時的各種光、聲、味等異常現象的觀察，認真察看系統的各個部分，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。

例1:數控機床加工過程中，突然出現停機。打開數控柜檢查發現Y軸電機主電路保險管燒壞，經仔細觀察，檢查與Y軸有關的部件，最后發現Y軸電機動力線外皮被硬物劃傷，損傷處碰到機床外殼上，造成短路燒斷保險，更換Y軸電機動力線后，故障消除，機床恢復正常。

二、自診斷功能法

數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能特性的重要指標，數控系統的自診斷功能隨時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發光二極管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。

例2:AX15Z數控車床，配置FANUC10TE—F系統，故障顯示:

FS10TE1399B

ROMTEST：END

RAMTEST：

CRT的顯示表明ROM測試通過，RAM測試未能通過。RAM測試未能通過，不一定是RAM故障，可能是RAM中參數丟失或電池接觸不良一起的參數丟失，經檢查故障原因是由于更換電池后電池接觸不良，所以一開機就出現上述故障現象。

三、功能程序測試法

功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的可能原因。

例3:采用FANUC6M系統的一臺數控銑床，在對工件進行曲線加工時出現爬行現象，用自編的功能測試程序，機床能順利運行完成各種預定動作，說明機床數控系統工作正常，于是對所用曲線加工程序進行檢查，發現在編程時采用了G61指令，即每加工一段就要進行1次到未停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61指令改用G64(連續切削方式)指令代替之后，爬行現象就消除了

四、交換法

所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。

例4:TH6350加工中心旋轉工作臺抬起后旋轉不止，且無減速，無任何報警信號出現。對這種故障，可能是由于旋轉工件臺的簡易位控器故障造成的，為進一步證實故障部位，考慮到該加工中心的刀庫的簡易位控器與轉臺的基本一樣。于是采用交換法進行檢查，交換刀庫與轉臺的位控器后，并按轉臺位控器的設定對刀庫位控器進行了重新設定，交換后，刀庫則出現旋轉不止，而轉臺運行正常，證實了故障確實出在轉臺的位控器上。

五、原理分析法

根據CNC組成原理，從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，確定故障部位的維修方法。這種方法的運用，要求維修人員對整個系統或每個部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才可能對故障部位進行定位。

例5:PNE710數控車床出現Y軸進給失控，無論是點動或是程序進給，導軌一旦移動起來就不能停下來，直到按下緊急停止為止。

根據數控系統位置控制的基本原理，可以確定故障出在X軸的位置環上，并很可能是位置反饋信號丟失，這樣，一旦數控裝置給出進給量的指令位置，反饋的實際位置始終為零，位置誤差始終不能消除，導致機床進給的失控，拆下位置測量裝置脈沖編碼器進行檢查，發現編碼器里燈絲已斷，導致無反饋輸入信號，更換Y軸編碼器后，故障排除。

六、參數檢查法

數控系統發現故障時應及時核對系統參數，系統參數的變化會直接影響到機床的性能，甚至使機床不能正常工作，出現故障，參數通常存放在磁泡存儲器或由電池保持的CMOSRAM中，一旦外界干擾或電池電壓不足，會使系統參數丟失或發生變化而引起混亂現象，通過核對，修正參數，就能排除故障。

例6:G18CP4數控磨床，數控系統是FANUC11M系統，故障現象使機床不能工作，CRT顯示器無任何報警信息。

檢查機床各部分，發現CNC裝置及CNC與各接口的連接單元都是好的，最后分析是由于外部干擾引起磁泡存儲器內存儲數據混亂而造成的，因此，對磁泡存儲器存儲內容進行了全部清除，重新按手冊送入數控系統各種參數后，數控機床即恢復正常。除了上面介紹的幾種檢查方法外，還有測量比較法、敲擊法、局部升溫法，電壓拉編法及開環檢測法等，這些方法各有特點，維修時應根據故障現象，常常同時采用幾種方法，靈活運用，對故障進行綜合分析逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。

線切割機床常見故障

故障現象可能原因排除方法

1.貯絲筒不換向，導致機器總停。行程開關SQ3或SQ2損壞。

換行程開關SQ3或SQ2。

2.貯線筒在換向時常停轉。

1.電極線太松；

2.斷絲保護電路故障。1.緊電極絲；

2.換斷絲保護繼電器。

3.絲筒不轉（按下走絲開按

鈕SB1無反應）。

1.外電源無電壓；

2.電阻R1燒斷；

3.橋式整流器VC損壞，造成保

險絲FU1熔斷。1.檢查外電源并排除；

2.更換電阻R1；

3.更換整流器VC，保險絲FU1。

4.絲筒不轉（走絲電壓有指

示且較正常工作時高）。1.碳刷磨損或轉子污垢；

2.電機M電源進線斷。1.更換碳刷、清潔電機轉子；

2.檢查進線并排除。

5.工作燈不亮。保險絲FU2斷更換保險絲FU2。

6.工作液泵不轉或轉速慢。1.液泵工作接觸器KM3不吸合；

2.工作液泵電容損壞或容量減

少；1.按下SB4，KM3線包二端若有

115V電壓，則更換KM3，若

無115V電壓，檢查控制KM3

線包電路；

2.換同規格電容或并上一只足

夠耐壓的電容

7.高頻電源正常，走絲正常，

無高頻火花（模擬運行正常

切割時不走）。1.若高頻繼電器K1不工作，則

是行程開關SQ3常閉觸點壞；

2.若高頻繼電器K1能吸合，則

是高頻繼電器觸點壞或高頻