第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù).ppt

1、2.1數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。數(shù)控機(jī)床是由軟件(存儲(chǔ)的程序)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的。數(shù)控系統(tǒng)的特殊性主要由它的核心裝置CNC裝置來(lái)體現(xiàn)的。而CNC裝置結(jié)構(gòu)包括了軟件結(jié)構(gòu)與硬件結(jié)構(gòu)。如圖2-清楚地給出了作為數(shù)控系統(tǒng)核心CNC裝置的一般結(jié)構(gòu)情況。其中，紙帶閱讀機(jī)往往被磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器與計(jì)算機(jī)通訊接口所替代。 CNC裝置具有如下幾個(gè)重要特點(diǎn)： 數(shù)控裝置具有豐富的系統(tǒng)控制功能。如：刀具壽命管理、極坐標(biāo)插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、多邊形加工、簡(jiǎn)易同步控制、軸控制、串行和模擬主軸控制、主軸剛性攻絲、多主軸控制功能、主軸同步控制功能、P圖形顯示、P梯形圖編輯功能(需要編程卡)等。 具有軟件結(jié)構(gòu)與硬件結(jié)構(gòu)。 工作

2、與傳遞的信號(hào)為電脈沖。 具有自診斷功能。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),圖2-1一般CNC裝置的結(jié)構(gòu),第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),. 數(shù)控系統(tǒng)的自診斷 1啟動(dòng)診斷 啟動(dòng)診斷指數(shù)控系統(tǒng)從通電開(kāi)始，到進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)階段所進(jìn)行的診斷。診斷目的為確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)各硬件模塊是否可以正常工作。 例1：一臺(tái)TOSNUC-600系統(tǒng)通電后，監(jiān)視器上顯示診斷內(nèi)容。如果診斷顯示鎖定在某行不繼續(xù)向下顯示時(shí)，表明該行內(nèi)容通不過(guò)。圖2-4的自診斷內(nèi)容是：,圖 2-4 啟動(dòng)診斷顯示,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),2在線診斷 在線診斷指數(shù)控系統(tǒng)在正堂工作情況下，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的診

3、斷程序和相應(yīng)的硬件環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的正確性的檢查。 3離線診斷 離線診斷是由經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的人員進(jìn)行的診斷，目的在于查明原因，精確確定故障部位。力求把故障定位在盡可能小的范圍內(nèi)。例如縮小到某個(gè)模塊，某個(gè)印 刷線路板或板上的某部分電路，甚至某個(gè)芯片或器件。 2.3 數(shù)控系統(tǒng)的主要故障 2.3.1 數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障診斷 1軟件配置 下面以西門(mén)子系統(tǒng)為例說(shuō)明系統(tǒng)軟件的配置?？偟膩?lái)說(shuō)系統(tǒng)軟件包括三部分。 (1)： 數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家研制的啟動(dòng)芯片、基本系統(tǒng)程序、加工循環(huán)、測(cè)量循環(huán)等。出于安全和保密的需要，這些程序在出廠前被預(yù)先寫(xiě)入EPROM。用戶可以使用這部分內(nèi)容，但不能修改它。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故

4、障診斷及維護(hù),(2)： 由機(jī)床廠家編制的針對(duì)具體機(jī)床所用的NC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC機(jī)床程序、PLC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC報(bào)警文本。這部分軟件是由機(jī)床廠家在出廠前分別寫(xiě)入到RAM或EPROM，并提供有技術(shù)資料加以說(shuō)明。由于存儲(chǔ)于RAM中的數(shù)據(jù)由電池進(jìn)行保持，所以要做好備份。 (3)： 由機(jī)床用戶編制的加工主程序、加工子程序、刀具補(bǔ)償參數(shù)、零點(diǎn)偏置參數(shù)、R參數(shù)等組成。這部分軟件或參數(shù)被存儲(chǔ)于RAM中。這部分軟件或參數(shù)是與具體的加工密切相關(guān)的。因此，它們的設(shè)置、更改是機(jī)床正常完成加工所必備的。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),2數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障現(xiàn)象及其成因（見(jiàn)書(shū)上表2.-3） 3數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障的排除

5、對(duì)于軟件丟失或參數(shù)變化造成的運(yùn)行異常、程序中斷、停機(jī)故障，可采取對(duì)數(shù)據(jù)程序更改或清除重新再輸入來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)的正常工作。 對(duì)于程序運(yùn)行或數(shù)據(jù)處理中發(fā)生中斷而造成的停機(jī)故障，可采用硬件復(fù)位或關(guān)掉數(shù)控機(jī)床總電源開(kāi)關(guān)，然后再重新開(kāi)機(jī)的方法排除故障。 NC復(fù)位、PLC復(fù)位能使后繼操作重新開(kāi)始，而不會(huì)破壞有關(guān)軟件和正常處理的結(jié)果，以消除報(bào)警。亦可采用清除法，但對(duì)NC、PLC采用清除法時(shí)，可能會(huì)使數(shù)據(jù)全部丟失，應(yīng)注意保護(hù)不想清除的數(shù)據(jù)。 開(kāi)關(guān)系統(tǒng)電源是清除軟件故障的常用方法，但在出現(xiàn)故障報(bào)警或開(kāi)關(guān)機(jī)之前一定要將報(bào)警的內(nèi)容記錄下來(lái)，以便排除故障。 4零件加工程序帶來(lái)的故障 零件加工程序在運(yùn)行中可能帶來(lái)的故障主要

6、有：程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤報(bào)警和邏輯錯(cuò)誤報(bào)警。其主要的語(yǔ)法錯(cuò)誤有：,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),（1）第一個(gè)代碼不是N代碼；（有些系統(tǒng)有這樣的要求） （2）N代碼后數(shù)值超過(guò)CNC系統(tǒng)所規(guī)定的范圍； （3）N代碼后數(shù)值為負(fù)數(shù)； （4）碰到了不認(rèn)識(shí)的功能代碼； （5）坐標(biāo)值代碼后的數(shù)據(jù)超越了機(jī)床行程范圍； （6）S代碼設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速越界； （7）F代碼設(shè)定的進(jìn)給速度越界； （8）T代碼后的刀具號(hào)不合法； （9）遇到了CNC系統(tǒng)中沒(méi)有的G代碼，一般數(shù)控系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)或EIA標(biāo)準(zhǔn)中G代碼的一個(gè)子集； （10）遇到了CNC系統(tǒng)中沒(méi)有的M代碼，一般數(shù)控系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)或EIA標(biāo)準(zhǔn)中M代碼的一個(gè)

7、子集；,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),其主要的邏輯錯(cuò)誤有 ： （1）在同一個(gè)數(shù)控加工程序段中先后出現(xiàn)了兩個(gè)或兩個(gè)以上同組的G代碼。例如同時(shí)編入了G41和G42是不允許的； （2）在同一個(gè)數(shù)控加工程序段中先后出現(xiàn)了兩個(gè)或兩個(gè)以上同組的M代碼。例如同時(shí)編入了M03和M04也是不允許的； （3）在同一個(gè)數(shù)控加工程序段中先后編入了互相矛盾的零件尺寸代碼。 （4）違反了CNC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約定。例如設(shè)計(jì)時(shí)約定一個(gè)數(shù)控加工程序段中一次最多只能編入三個(gè)M代碼，但在實(shí)際編程時(shí)編入了4個(gè)甚至更多個(gè)M代碼是不允許的。 2.3.2 數(shù)控系統(tǒng)的硬件故障診斷 1數(shù)控系統(tǒng)的硬件故障現(xiàn)象及其成因 如表2-4是與硬件故障相關(guān)

8、的常見(jiàn)故障現(xiàn)象。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),表2-4數(shù)控系統(tǒng)常見(jiàn)的硬件或器件故障現(xiàn)象,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),2數(shù)控系統(tǒng)的硬件故障的檢查與分析 數(shù)控系統(tǒng)的硬件故障泛指所有的電子器件故障，接插件故障，線路板（模塊）故障與線路故障等。其故障檢查過(guò)程因故障類(lèi)型而異，以下所述方法無(wú)先后次序之分，可穿插進(jìn)行，綜合分析，逐個(gè)排除。 （1）常規(guī)檢查 (2) I/O信號(hào)狀態(tài)檢查 對(duì)照有關(guān)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。 （3）故障現(xiàn)象分析法 (4) 系統(tǒng)分析法 (5) 面板顯示與指示燈顯示分析法 (6) 信號(hào)追蹤法 （7）靜態(tài)測(cè)量法 （8）動(dòng)態(tài)測(cè)量法 2.4 利用機(jī)床參數(shù)來(lái)診斷數(shù)控系統(tǒng),第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診

9、斷及維護(hù),2.4.2 數(shù)控機(jī)床參數(shù)的分類(lèi) 按照數(shù)據(jù)的形式FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)大致可分為位型和字型兩大類(lèi)。其中位型又分位型和位軸型，字型又分字節(jié)型、字節(jié)軸型、字型、字軸型、雙字型、雙字軸型共8種。軸型參數(shù)允許參數(shù)分別設(shè)定給各個(gè)控制軸。位型參數(shù)就是對(duì)該參數(shù)的0至7這八位單獨(dú)設(shè)置“0”或“l(fā)”的數(shù)據(jù)。位型參數(shù)的格式，如圖2-6所示。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),字型參數(shù)的格式如圖2-7所示，其不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)有效輸入范圍，如書(shū)上表2-7所示。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),按參數(shù)的性質(zhì)來(lái)分類(lèi)，又可分為普通型參數(shù)和秘密級(jí)參數(shù)兩類(lèi)。 1普通型參數(shù) 這類(lèi)參數(shù)就是FANUC公司在

10、各類(lèi)資料中公開(kāi)提供的參數(shù)，這類(lèi)參數(shù)都有較明確的說(shuō)明，有些參數(shù)說(shuō)明不太明確，經(jīng)過(guò)實(shí)際聯(lián)機(jī)操作才能有較明確的了解。 2秘密級(jí)參數(shù) 這類(lèi)參數(shù)在FANUC公司公開(kāi)發(fā)表的各類(lèi)資料中均無(wú)介紹。這類(lèi)參數(shù)每個(gè)參數(shù)既無(wú)名稱(chēng)和符號(hào)，又無(wú)任何說(shuō)明，只是在隨機(jī)所帶的參數(shù)表中有初始的設(shè)定值，用戶是搞不清其含義的，而且一旦出現(xiàn)變化，用戶是無(wú)從下手解決的。必須要專(zhuān)門(mén)的維修人員才能解決。 2.4.3 數(shù)控機(jī)床參數(shù)的故障及其診斷 1產(chǎn)生參數(shù)故障的原因及排除 數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中，在一些情況下會(huì)出現(xiàn)使數(shù)控機(jī)床參數(shù)全部丟失或個(gè)別參數(shù)改變的現(xiàn)象，主要原因如下： （1) 數(shù)控系統(tǒng)后備電池失效 （2) 操作者的誤操作 （3) 機(jī)床在DN

11、C狀態(tài)下加工工件或進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊過(guò)程中電網(wǎng)瞬間停電,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),當(dāng)參數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以采用以下三種之一來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)： 對(duì)照隨機(jī)資料逐個(gè)檢查機(jī)床的參數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有不一致的參數(shù)。就硬拷貝該參數(shù)來(lái)恢復(fù)機(jī)床參數(shù)。這種方式不需要外部設(shè)備，但檢查并恢復(fù)一萬(wàn)多個(gè)參數(shù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)神，效率太低，容易出錯(cuò)。 利用FANUC公司提供的備用的FANUC存儲(chǔ)卡、磁盤(pán)等進(jìn)行參數(shù)輸入恢復(fù)。 利用計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床的DNC功能通過(guò)DNC軟件進(jìn)行參數(shù)輸入。這種方式效率高，操作簡(jiǎn)單，輸入?yún)?shù)的出錯(cuò)率極低從而受到所有用戶的歡迎。 一般來(lái)講，當(dāng)在如下情況時(shí)可考慮先查參數(shù)： 多種報(bào)警同時(shí)并存：可能是電磁干擾或操作失誤所致干擾

12、性參數(shù)混亂。 (多種故障實(shí)際并存的可能性很小) 2長(zhǎng)期閑置機(jī)床的停機(jī)故障：電池失電造成參數(shù)丟失混亂變化失電性參數(shù)混亂。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),3突然停電后機(jī)床的停機(jī)故障：電池失電失電性參數(shù)混亂。 4調(diào)試后使用的機(jī)床出現(xiàn)的報(bào)警停機(jī)，可報(bào)警卻不報(bào)警故障參數(shù)失匹。 5新工序工件材料或加工條件改變后出現(xiàn)故障：可能需要修整有關(guān)參數(shù)參數(shù)失匹。 6長(zhǎng)期運(yùn)行的老機(jī)床的各種超差故障(可修整參數(shù)方法來(lái)補(bǔ)償器件或傳動(dòng)件誤差)、伺服電機(jī)溫升、高頻振動(dòng)與噪聲。 7“無(wú)緣無(wú)故”出現(xiàn)不正常現(xiàn)象，可能是參數(shù)被人為修改過(guò)了一人為性參數(shù)混亂。 2.5數(shù)控機(jī)床的啟、停運(yùn)動(dòng)故障 1主軸不能啟動(dòng) 2機(jī)床啟動(dòng)后出現(xiàn)失控現(xiàn)象

13、機(jī)床不能動(dòng)作，出現(xiàn)“死機(jī)”,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),2.6 回參考點(diǎn)故障 2.6.1 回參考點(diǎn)的方式 方式一（見(jiàn)圖2-8）,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),方式二（見(jiàn)圖2-9）,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),方式三（見(jiàn)圖2-10）,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),方式四（見(jiàn)圖2-11）,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),2.6.2 回參考點(diǎn)的故障類(lèi)型及排除 回參考點(diǎn)的故障一般來(lái)說(shuō)主要有三類(lèi)情況： 第一類(lèi)是返回參考點(diǎn)時(shí)機(jī)床停止位置與參考點(diǎn)位置不一致。在這類(lèi)情況中又有3種情況： 1. 停止位置偏離參考點(diǎn)一個(gè)柵格間距 所謂柵格間距是指：由于光柵尺可產(chǎn)生零標(biāo)志位信號(hào)，每產(chǎn)生一個(gè)零標(biāo)志

14、位信號(hào)相當(dāng)于坐標(biāo)軸移動(dòng)一個(gè)距離，將該距離按一定等分?jǐn)?shù)分割得到的數(shù)據(jù)即為柵格間距，其大小由參數(shù)確定。一般情況下，光柵尺的柵格間距為光柵尺上兩個(gè)零標(biāo)志之間的距離。 出現(xiàn)停止位置偏離參考點(diǎn)一個(gè)柵格間距的故障，多數(shù)情況是由減速檔塊安裝位置不正確或減速檔塊太短所致。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),2. 隨機(jī)偏差，沒(méi)有規(guī)律性 造成此故障的原因有多種，較為主要的是：外界干擾，如屏蔽地連接不良，檢測(cè)反饋元件的通信電纜與電源電纜靠得太近；脈沖編碼器的電源電壓過(guò)低；脈沖編碼器損壞；數(shù)控系統(tǒng)的主印刷線路板不良；伺服電機(jī)與工作臺(tái)聯(lián)軸器連接松動(dòng)；伺服軸電路板或伺服放大器板不良等。 3.微小誤差 產(chǎn)生此類(lèi)故障的原因多數(shù)為電纜或連接器接觸不良，或因主印刷電路板及速度控制單元工作性能不良，造成位置偏置量過(guò)大。此時(shí)，需有針對(duì)性地檢查。,第2章 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷及維護(hù),第二類(lèi)情況 這一類(lèi)故障的產(chǎn)生原因主要是回參考點(diǎn)減速開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)或零標(biāo)志位脈沖信號(hào)失效