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華中數控機床數控系統常見故障問題以及如何診斷解決方案

發布者:數控機床維修部    來源:蘇州吉海機電設備有限公司     發布時間:2020-7-22


華中數控機床數控系統常見故障問題以及如何診斷解決方案
首先我們來分析一下CNC系統的特點
CNC裝置是數控系統的核心,CNC數控是由軟件(存儲的程序)來實現數字控制的。數控系統的特殊性主要由它的核心裝置-- CNC裝置來體現的。而CNC裝置結構包括了軟件結構與硬件結構。

CNC裝置的結構由軟件結構(管理軟件、控制軟件)和硬件結構,其中硬件結構分七個部分: CPU及總線(數據運算、控制器)、存儲器(RAM、EPROM)、PLC裝置(邏輯程序、邏輯運算)、I/O接口電路(I接口、O接口)、MDICRT接口、位置控制器、紙帶閱讀機

在數控系統的數字數字電路中傳遞的數字信號:無論是工作指令信號、反饋信號,還是控制指令信號,大多是數字信號,也就是電脈沖信號。在具有大規模數字電路的.CNC裝置中,信號輸入與輸出接口裝置上,及其信號連接與傳遞途徑中,傳送的多是電脈沖信號。這種電信號極易受電網或電磁場感應脈沖的干擾。

CNC裝置的輸入與輸出信號原理:輸入電脈沖(來自光電閱讀機、錄音機、軟盤驅動器)通過 CNC裝置輸出各種工作指令與控制信號然后經過負反饋電脈沖傳送給伺服控制器和強電控制并點亮各種指示燈和報警顯示


現在來說一下CNC系統的主要故障:

以CNC系統為研究對象,可按故障成因進行分類(即按CNC系統內因與外因分類方法)可以分為以下幾種:

按內外因的故障分類有 非關聯性故障(外因造成)和 關聯性故障(內因造成) 


非關聯性故障(外因造成):

一:運輸、安裝、調試不當 工作地環境不良 非器件本身斷線 虛焊、異物短

路、接觸不良等的硬件性故障

二:電網電壓不穩突然停電/干擾突發性的欠壓/過壓/過流熱損耗等



關聯性故障(內因造成):

一:固有性、重演性故障一一在一定條件下必然發生、易找出規律來排除

二:隨機性、偶發性的故障一- -需反復實驗才能找出、難找




顯然,操作員與維修員的工作失誤,必然引發故障。“人為”因素,除了損壞性動作外,一般造成的故障是“軟件故障”。所以,如果我們把人與機器視為“統一體”,那么把他們的失誤造成故障的成因也可看作是數控系統的內因。

“電磁干擾”,表面上是外因,但是外因是通過內因而起作用的。所以,分析時需要尋找數控系統的防干擾措施不完備而“未御敵于門外”的原因。

數控機床故障按發生性質分類分成主機故障電氣故障主機故障主要是發生于機床本體部分(機床側)的機械故障。電氣故障分成強電故障弱電故障強電故障,主要是指發生于機床側的電器器件及其組成電路故障。弱電故障是數控機床故障診斷的主要難點,存在于CNC裝置系統,可以分成硬件故障軟件故障

數控機床的主要故障類型是電氣故障,主要是系統內因所致。據統計:

約30%的故障來自于機床低壓電器。
占有較高故障率的故障來自于:檢測元件及其電路、浮躁的I/O電路、印刷電路板及其元器件
約占5%的“不明故障”是起因于被干擾的數字信號(或存儲的數據與參數)

約10%的故障起因于監控程序、管理程序以及微程序等造成的軟件故障

新程序或機床調試階段,操作工失誤造成不少“軟件”故障


在實際應用中,經常將涉及操作失誤、電磁干擾造成數據或參數混亂,歸于“軟件”故障。所以,以后分析中也常將故障分成“硬性故障”和“軟性故障”。實際工作中,硬性故障泛指所有的低壓電器、電子元器件及其連接與線路故障。

                                     CNC系統軟件故障纖細及其成因

CNC系統的常見軟件故障現象及其原因簡單可歸納為以下幾點:

A:一種故障現象可以有不同的成因。(例如鍵盤故障,參數設置與開關都存在問題可能。)


B:同中成因可以導致不同的故障現象。

C:有些故障現象表現表面是軟件故障,而究其成因是,卻喲可能是硬件故障或干擾、人為因素所造成。

所以,查閱維修檔案與現場調查對于診斷分析是十分重要的。


                                    CNC系統常見的軟件故障現象及其成因



有些軟件故障可以由系統自診斷后在CRT上顯示報警號、信息或內容;但是有的軟件故障(例如多種故障并存現象)必須調用相關狀態參數的實時診斷畫面,來獲得信息。


                                        CNC硬件故障現象及其成因

通常為了方便起見,將電器件故障與硬件故障混合在一起,通稱為硬件故障。所以在后面的分析中的“硬件故障”,是指CNC系統中電器與電子器件/線纜/線路板及其接插件/電氣裝置等故障。可能與硬件故障相關的常見故障現象,歸納表下:



上表列出的故障現象中,有些故障現象表現為硬件不工作或工作不正常,而實際涉及的成因卻可能是軟性的或參數設置問題。

例如,有的是控制開關位置不錯置的操作失誤。控制開關不動作可能是在參數設置為“0”狀態,而有的開關位
置正常(例如急停、機床鎖住與進給保持開關)可能在參數設置中為“1”狀態等。又如,伺服軸電機的高頻振動就與電流環增益參數設置有關。再如,超程與不能回零可能是由于軟超程參數與參照點設置不當引起的。同樣,參數設置的失匹,可以造成機床的許多控制性故障。也就是說,故障機理中的軟與硬經常是“糾纏”在一起,給診斷工作與故障定位帶來困難。因此,“先軟后硬”,先檢查參數設置與相對硬件的實時狀態,將有助于判別軟件故障還是硬件故障。其實,“據理析象”就是基于分析、歸納與總結故障現象所有可能憐惜到的一切成因( 故障機理)。

器件故障包括:低壓電器故障、傳感器故障、總線裝置故障、接口裝置故障、直流電源故障、控制器故障、調節器故障、伺服放大故障等。

器件故障的成因,可以歸為兩類:
一類是,器件功能喪失引起的功能故障(或稱“硬性故障”)。一般采用靜態檢查,容易查出。其中又可以分成可恢復性的和不可恢復性的。器件本身硬性損壞,就是一種不可恢復的故障,必須換件。而接觸性、移位性、污染性、干擾性(例如散熱不良或電磁干擾)以及接線錯誤等造成的故障就是可以恢復的。

另一-類是,器件的性能故障(或稱“軟性故障”)。即器件的性能參數變化以致部分功能喪失。一般需要動態檢查,比較難查。例如傳感器的松動、振動與噪聲、溫升、動態誤差大、加工質量差等。

                                        CNC系統的自診斷

自診斷功能是數控系統的重要特點。

數控系統的自診斷技術,是指系統在運行中,在基本不拆卸的情況下,即可掌握系統運行的狀態信息,查明故障部位與原因,或預知系統劣化動向,并給出對策的技術。

目前,CNC系統自診斷技術包括如下幾種類型:

● 狀態診斷  機床在負載情況下主軸與進給軸的運動狀態。

動作診斷  診斷機床主軸、 自動換刀(ATC) 裝置、工作臺自動交換裝置(APCC)的各個動作及動作的不良部位。

點檢診斷  定時、 循環式點檢關鍵低壓電器、伺服接口、液壓及氣動元件等的狀態。

操作診斷  監視程序錯誤 (奇偶校驗等)、輸入數據,以及操作錯誤等。


● 系統診斷  診斷CNC裝置本身的關鍵元器件與線路板等的狀態。










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