隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展挟炬，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛邻耕。以微處理器為基礎(chǔ)冲呢，以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控設(shè)備舍败，已在我國批量生產(chǎn)、大量引進(jìn)和推廣應(yīng)用敬拓，它們給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件邻薯，并帶來很大的效益。但同時(shí)乘凸，由于它們的先進(jìn)性厕诡、復(fù)雜性和智能化高的特點(diǎn)，在維修理論营勤、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化倘封。

    數(shù)控維修技術(shù)不僅是保障正常運(yùn)行的前提，對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也起到了巨大的推動(dòng)作用模鹿，因此帚萧，目前它已經(jīng)成為一門專門的學(xué)科。

    另外任何一臺數(shù)控設(shè)備都是一種過程控制設(shè)備挚雾，這就要求它在實(shí)時(shí)控制的每一時(shí)刻都準(zhǔn)確無誤地工作赔膳。任何部分的故障與失效，都會使機(jī)床停機(jī)钩氓，從而造成生產(chǎn)停頓诸谨。因而對數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進(jìn)行維修就顯得十分必要了脊距。尤其對引進(jìn)的CNC機(jī)床露惑，大多花費(fèi)了幾十萬到上千萬美元。在許多行業(yè)中种诫，這些設(shè)備均處于關(guān)鍵的工作崗位钢老，若在出現(xiàn)故障后不及時(shí)維修排除故障，就會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失烫饼。

    我們現(xiàn)有的維修狀況和水平猎塞，與國外進(jìn)口設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平還存在很大的差距。造成差距的原因在于：人員素質(zhì)較差，缺乏數(shù)字測試分析手段荠耽，數(shù)域和數(shù)域與頻域綜合方面的測試分析技術(shù)等有待提高等等钩骇。

    下面我們從現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成入手，探討數(shù)控系統(tǒng)的診斷與維修铝量。

    1倘屹、數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)

    目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異慢叨，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)纽匙。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來源于系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的基本要求和工程設(shè)計(jì)的思路。例如對點(diǎn)位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)就有截然不同的要求拍谐。對于T系統(tǒng)和M系統(tǒng)烛缔，同樣也有很大的區(qū)別，前者適用于回轉(zhuǎn)體零件加工轩拨，后者適合于異形非回轉(zhuǎn)體的零件加工践瓷。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響婚廷，在設(shè)計(jì)思想上也可能各有千秋叶刮。例如，美國Dynapath系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)藏苫，便于板子更換和靈活結(jié)合揣响，而日本FANUC系統(tǒng)則趨向大板結(jié)構(gòu)，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性干策，促使系統(tǒng)的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統(tǒng)派暴，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的彩淮。一般整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)咏逛，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)懊潜。控制系統(tǒng)按加工工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算预隆，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)乔蜀；伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將控制指令放大，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械按要求運(yùn)動(dòng)膳灶；測量系統(tǒng)檢測機(jī)械的運(yùn)動(dòng)位置或速度咱士，并反饋到控制系統(tǒng)，來修正控制指令轧钓。這三部分有機(jī)結(jié)合序厉，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。

    控制系統(tǒng)主要由總線、CPU弛房、電源道盏、存貯器、操作面板和顯示屏文捶、位控單元荷逞、可編程序控制器邏輯控制單元以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口等組成。最新一代的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個(gè)通訊單元粹排，它可完成CNC种远、PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊和外部高次網(wǎng)絡(luò)的連接。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)恨搓。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器院促。

    數(shù)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：可靠性要求高：因?yàn)橐坏?shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障，即造成巨大經(jīng)濟(jì)損失雳犹；有較高的環(huán)境適應(yīng)能力满傍，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)一般為工業(yè)控制機(jī)，其工作環(huán)境為車間環(huán)境娶讽，要求它具有在震動(dòng)伞注，高溫，潮濕以及各種工業(yè)干擾源的環(huán)境條件下工作的能力涉等；接口電路復(fù)雜搜掸，數(shù)控系統(tǒng)要與各種數(shù)控設(shè)備及外部設(shè)備相配套，要隨時(shí)處理生產(chǎn)過程中的各種情況程挑，適應(yīng)設(shè)備的各種工藝要求酝螃，因而接口電路復(fù)雜，而且工作頻繁臊耳。

    2疾隙、現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)維修工作的基本條件

    2.1 維修工作人員的基本條件

    維修工作開展得好壞首先取決于人員條件。維修工作人員必須具備以下要求：

    （1）高度的責(zé)任心與良好的職業(yè)道德颈侈；
    （2）知識面廣鸯两，掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)、模擬與數(shù)字電路基礎(chǔ)长豁、自動(dòng)控制與電機(jī)拖動(dòng)钧唐、檢測技術(shù)及機(jī)械加工工藝方面的基礎(chǔ)知識與一定的外語水平；
    （3）經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)匠襟，掌握有關(guān)數(shù)控钝侠、驅(qū)動(dòng)及PLC的工作原理，懂得CNC編程和編程語言酸舍；
    （4）熟悉結(jié)構(gòu)机错，具有實(shí)驗(yàn)技能和較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力爬范；
    （5）掌握各種常用（尤其是現(xiàn)場）的測試儀器、儀表和各種工具弱匪。

    2.2 在維修手段方面應(yīng)具備的條件

    （1）準(zhǔn)備好常用備品青瀑、配件；
    （2）隨時(shí)可以得到微電子元器件的實(shí)際支援或供應(yīng)萧诫；
    （3）必要的維修工具斥难、儀器、儀表帘饶、接線蟹梗、微機(jī)。最好有小型編程系統(tǒng)或編程器疯煮，用以支援設(shè)備調(diào)試尚稍；
    （4）完整資料、手冊特掀、線路圖竭珊、維修說明書（包括CNC操作說明書）以及接口、調(diào)整與診斷葬聘、驅(qū)動(dòng)說明書震头，PLC說明書（包括PLC用戶程序單），元器件表格等赖相。

    2.3 維修前的準(zhǔn)備

    接到用戶的直接要求后殊青，應(yīng)盡可能直接與用戶聯(lián)系，以便盡快地獲取現(xiàn)場信息钳骚、現(xiàn)場情況及故障信息酣婶。如數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給與主軸驅(qū)動(dòng)型號、報(bào)警指示或故障現(xiàn)象貌嫡、用戶現(xiàn)場有無備件等载碌。據(jù)此預(yù)先分析可能出現(xiàn)的故障原因與部位，而后在出發(fā)到現(xiàn)場之前衅枫，準(zhǔn)備好有關(guān)的技術(shù)資料與維修服務(wù)工具、儀器備件等朗伶，做到有備而去弦撩。

    3、現(xiàn)場維修

    現(xiàn)場維修是對數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障（主要是數(shù)控部分）進(jìn)行診斷论皆，找出故障部位益楼，以相應(yīng)的正常備件更換，使機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行点晴。這過程的關(guān)鍵是診斷感凤，即對系統(tǒng)或外圍線路進(jìn)行檢測悯周，確定有無故障，并對故障定位指出故障的確切位置陪竿。從整機(jī)定位到插線板禽翼，在某些場合下甚至定位到元器件。這是整個(gè)維修工作的主要部分播窒。

    3.1 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷

    （1）初步判別

    通常在資料較全時(shí)硫忆，可通過資料分析判斷故障所在，或采取接口信號法根據(jù)故障現(xiàn)象判別可能發(fā)生故障的部位挨这，而后再按照故障與這一部位的具體特點(diǎn)袭丛，逐個(gè)部位檢查，初步判別嘹冀。在實(shí)際應(yīng)用中饲骂，可能用一種方法即可查到故障并排除，有時(shí)需要多種方法并用朽突。對各種判別故障點(diǎn)的方法的掌握程度主要取決于對故障設(shè)備原理與結(jié)構(gòu)掌握的深度旋逛。

    （2）報(bào)警處理

    ① 系統(tǒng)報(bào)警的處理：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般在顯示屏或操作面板上給出故障信號和相應(yīng)的信息触迄。通常系統(tǒng)的操作手冊或調(diào)整手冊中都有詳細(xì)的報(bào)警號悴碳，報(bào)警內(nèi)容和處理方法。由于系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)置單一惦参、齊全灾囊、嚴(yán)密、明確腥刹、維修人員可根據(jù)每一警報(bào)后面給出的信息與處理辦法自行處理马胧。
    ② 機(jī)床報(bào)警和操作信息的處理：機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床的電氣特點(diǎn)，應(yīng)用PLC程序衔峰，將一些能反映機(jī)床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標(biāo)志佩脊，通過顯示器給出，并可通過特定鍵垫卤，看到更詳盡的報(bào)警說明威彰。這類報(bào)警可以根據(jù)機(jī)床廠提供的排除故障手冊進(jìn)行處理，也可以利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖和PLC程序穴肘，查出相應(yīng)的信號狀態(tài)歇盼，按邏輯關(guān)系找出故障點(diǎn)進(jìn)行處理。

    （3）無報(bào)警或無法報(bào)警的故障處理

    當(dāng)系統(tǒng)的PLC無法運(yùn)行评抚，系統(tǒng)已停機(jī)或系統(tǒng)沒有報(bào)警但工作不正常時(shí)豹缀，需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，運(yùn)用已掌握的理論基礎(chǔ)慨代，進(jìn)行分析邢笙，做出正確的判斷啸如。下面闡述這種故障診斷和排除辦法。

    故障診斷方法

• 常規(guī)檢查法

    目測　目測故障板越化，仔細(xì)檢查有無保險(xiǎn)絲燒斷影菩，元器件燒焦，煙熏仙茴，開裂現(xiàn)象蛹柔，有無異物斷路現(xiàn)象。以此可判斷板內(nèi)有無過流签梭，過壓电尖，短路等問題。

    手摸　用手摸并輕搖元器件稻悴，尤其是阻容勺帜，半導(dǎo)體器件有無松動(dòng)之感，以此可檢查出一些斷腳赫裂，虛焊等問題晤哩。

    通電　首先用萬用表檢查各種電源之間有無斷路，如無即可接入相應(yīng)的電源今燃，目測有無冒煙侈净，打火等現(xiàn)象，手摸元器件有無異常發(fā)熱僧凤，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障畜侦，而縮小檢修范圍。

    例如：在哈爾濱某工廠排除故障時(shí)躯保，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)和PLC運(yùn)行正常旋膳，但機(jī)床的液壓系統(tǒng)無法啟動(dòng)，用編程器檢查PLC程序運(yùn)行正常途事，各所需信號狀態(tài)均滿足開機(jī)條件验懊。進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn)，PLC信號狀態(tài)與圖紙和設(shè)備上的標(biāo)記不一致尸变，停機(jī)拔出電路板檢查义图，發(fā)現(xiàn)PLC兩塊輸出板編址不對，與另兩塊位置搞錯(cuò)召烂，經(jīng)交換后碱工，機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對于發(fā)生這個(gè)故障的機(jī)床所采用的SIMATIC S5—150K可編程控制器骑晶，只要編址正確，無論將線路板的位置怎樣排列秋衡，系統(tǒng)均能正常運(yùn)轉(zhuǎn)梁促，但相應(yīng)地執(zhí)行元件和信號源必須正確地對應(yīng)晚簇，一旦對應(yīng)錯(cuò)誤就會發(fā)生故障，甚至毀壞機(jī)床猛屋。另外食召，根據(jù)用戶提供的故障現(xiàn)象，結(jié)合自己的現(xiàn)場觀察颗手，運(yùn)用系統(tǒng)工作原理亦可迅速做出正確判斷付杰。

• 儀器測量法　

    當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用常規(guī)電工檢測儀器叨连，工具蚓橡，按系統(tǒng)電路圖及機(jī)床電路圖對故障部分的電壓，電源矛唤，脈沖信號等進(jìn)行實(shí)測判斷故障所在抠佩。如電源的輸入電壓超限，引起電源監(jiān)控可用電壓表測網(wǎng)絡(luò)電壓怜腊，或用電壓測試儀實(shí)時(shí)監(jiān)控以排除其它原因肺然。如發(fā)生位置控制環(huán)故障可用示波器檢查測量回路的信號狀態(tài)，或用示波器觀察其信號輸出是否缺相腿准，有無干擾际起。例如，上海某廠在排除故障中吐葱，系統(tǒng)報(bào)警街望，位置環(huán)硬件故障，用示波器檢查發(fā)現(xiàn)有干擾信號唇撬，我們在電路中用接電容的方法將其濾掉使系統(tǒng)工作正常它匕。如出現(xiàn)系統(tǒng)無法回基準(zhǔn)點(diǎn)的情況，可用示波器檢查是否有零標(biāo)記脈沖窖认，若沒有可考慮是測量系統(tǒng)損壞豫柬。

    用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析：可編程序控制器發(fā)生故障時(shí)，其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶扑浸。使用編程器可以在系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)下烧给，調(diào)出中斷堆棧和塊堆棧，按其所指示的原因喝噪，查明故障所在憔剂。在可編程序控制器的維修中這是最常用有效和快速的辦法。

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