分享数控系统的常见故障分析及排除方法

小黄豆

1、常见故障分析
　　根据数控系统的构成、故障部位及故障现象、工作原理和特点，结合我们在维修中的经验，将常见的故障部位及故障现象分析如下：
　　(1) 位置环
5 e5 l- L" M' W6 l* _) Z' \6 q4 W　　这是数控系统发出控制指令，并与位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成控制任务的关键环节，具有很高的工作频度，并与外设相联接，所以容易发生故障。常见的故障有：
　　·位控环报警，可能是测量回路开路；测量系统损坏，位控单元内部损坏。
3 x0 N- j* @, \3 w4 f6 f　　·不发指令就运动，可能是漂移过高，正反馈，位控单元故障；测量元件损坏。
! g0 k9 [: r: A* h% {/ J/ B" i- C  k　　·测量元件故障，一般表现为无反馈值；机床回不了基准点；高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅测量元件内灯泡坏了，光栅或读头脏了或是光栅损坏。
　　(2) 伺服驱动系统关联
. @+ b: m& D1 ]5 d　　伺服驱动系统与电源电网、机械系统等相关联，而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态，因而这也是故障较多的部分。
- H/ G  l  ?- d5 E　　主要故障有：
　　·系统损坏一般由于网络电压波动太大，或电压冲击造成。我国大部分地区电网质量不好，会给机床带来电压超限，尤其是瞬间超限，如无专门的电压监控仪，则很难测到，在查找故障原因时，要加以注意，还有一些是由于特殊原因造成的损坏，如华北某厂由于雷击中工厂变电站并窜入电网而造成多台机床伺服系统损坏。
$ Z. I! J- o* v# h1 C! Q　　·无控制指令，而电机高速运转。这种故障的原因是速度环开环或正反馈。如在东北某厂，引进的西德WOTAN公司转子铣床在调试中，机床X轴在无指令的情况下高速运转，经分析我们认为是正反馈造成的。因为系统零点漂移，在正反馈情况下，就会迅速累加使电机在高速下运转，而我们按标签检查线路后完全正确，机床厂技术人员认为不可能接错，在充分分析与检测后我们将反馈线反接，结果机床运转正常。机床厂技术人员不得不承认德方工作失误。
　　·还有一例子，我们在天津某厂培训讲学时，应厂方要求对他们厂一台自进厂后一直无法正常工作的精密磨床进行维修，其故障是：一启动机床其电机就运转，而且越来越快，直到最高转速，根据工作人员的讲述，我们分析认为是由于速度环开路，系统漂移无法抑制造成，经检查是速度反馈线接到了地线上造成的。
　　·加工时工件表面达不到要求，走圆弧插补轴换向时出现凸台，或电机低速爬行或振动，这类故障一般是由于伺服系统调整不当，各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起，解决办法是进行最佳化调节。
　　·保险烧断或电机过热，以至烧坏，这类故障可能的原因一般是机械负载过大或卡死。
　　(3) 电源部分
　　电源部分是维持系统正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美发达国家，电力充足，电源质量比较好，这类问题比较少，因而在设计上这方面的因素考虑的不是很多。在中国由于电力紧张，造成电源波动较大，而且质量差，还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰，还有一些人为的因素，如突然拉闸断电等。
2 m) Q* C2 q7 C　　另外，数控系统部分运行数据、设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内，系统断电后，靠电源的后备电池或锂电池来保持。因而，停机时间比较长，拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失，使系统不能运行。
　　(4) 可编程序控制器逻辑接口
- F: E1 B) \) [2 g, H# n　　数控系统的逻辑控制如刀库管理、液压启动等，主要由PLC来实现。要完成这些控制就必须采集各控制点的状态信息，如断电器、伺服阀、指示灯等。因而，它与外界种类繁多的各种信号源和执行元件相连接，变化频繁，所以发生故障的可能性就比较多，而且故障类型亦千变万化。
# O- E( x9 e  e; D1 f* X　　(5) 其他
　　由于环境条件，如干扰、温度、湿度超过允许范围，操作不当，参数设定不当，亦可能造成停机或故障。有一工厂的数控设备，开机后不久便失去数控准备好信号，系统无法工作，经检查发现机体温度很高，原因是通气过滤网已堵死，引起温度传感器动作。更换滤网后，系统正常工作。
& i/ @0 N% ^& h. x( H　　不按操作规程拔插线路板，或无静电防护措施等，都可能造成停机故障甚至毁坏系统。
! w+ t9 |* ~0 `# S　　一般在数控系统的设计、使用和维修中，必须考虑对经常出现故障的部位给予报警。报警电路工作后，一方面在屏幕或操作面板上给出报警信息，另一方面发出保护性中断指令，使系统停止工作，以便查清故障和进行维修。
3 V2 k1 V  c/ C: c　　2、故障排除方法
& q! Q& ~2 t# s! [　　前面我们介绍了故障诊断方法，下面从几个方面介绍故障排除方法。
& F9 n/ Z; T9 W4 [1 d4 ^　　(1) 初始化复位法
5 N9 Y2 y2 {+ Y( W& |2 Z　　一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，其系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意做好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。