本文主要對立式鉆攻中心、數(shù)控車床和數(shù)控銑床等數(shù)控加工機(jī)床設(shè)備的故障診斷及修理方法進(jìn)行介紹。這些故障都是在日常生產(chǎn)中經(jīng)常遇見的，包括機(jī)械方面和電氣方面。本文有針對性地對各故障診斷與維修方法進(jìn)行了深入淺出地闡述，值得數(shù)控維修的同行借鑒。
概述
數(shù)控加工設(shè)備主要包括立式鉆攻中心、數(shù)控車床、數(shù)控銑床及數(shù)控沖剪機(jī)等。這類設(shè)備的運行原理是根據(jù)按照生產(chǎn)工藝編制的零件加工程序和操作指令，由數(shù)控裝置（CNC）進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字邏輯運算與處理后，輸出一對一的加工控制指令，控制設(shè)備各運動部件協(xié)調(diào)動作，加工出符合要求的零部件。這類設(shè)備具有精度高、系統(tǒng)運行可靠和輸出指令精確等特點，但發(fā)生故障后其診斷與修理較難操作。本文主要分類別對我單位幾種數(shù)控加工設(shè)備在日常工作過程中出現(xiàn)的故障診斷與修理方法進(jìn)行總結(jié)，為設(shè)備修理同行們處理類似故障提供思路。
立式鉆攻中心故障診斷與修理
立式鉆攻中心主要對工件進(jìn)行鉆孔、攻螺紋及簡單的平銑等工作，一般由主軸、可在X、Y向移動的工作臺（有的地方叫十字滑臺）、刀庫及A軸等組成工作單元，其中刀庫故障現(xiàn)象很常見，下面對刀庫故障的診斷與修理方法進(jìn)行敘述。
（1）故障現(xiàn)象。一臺立式鉆攻中心，型號為TC500，加工過程中無法執(zhí)行換刀指令，在自動模式下，程序執(zhí)行換刀時刀庫無動作，系統(tǒng)無報警，手動模式下也不執(zhí)行換刀動作。
（2）故障診斷與分析。根據(jù)立式加工中心運行原理診斷，經(jīng)分析后認(rèn)為造成此故障現(xiàn)象的原因主要有：①刀位檢測信號丟失。②換刀信號不對。③Z向坐標(biāo)參考點丟失。④主軸（Z向）的行程在換刀點位置時系統(tǒng)未檢測到。⑤主軸下端面與工作臺距離不對。⑥刀庫電動機(jī)未動作。
（3）故障排除與修理。針對①將系統(tǒng)梯形圖（見圖1、圖2）打開，用金屬片感應(yīng)刀位檢測開關(guān)，發(fā)現(xiàn)檢測開關(guān)信號與梯形圖里程序觸點X9.6動作一致，因此排除故障①；針對②在手動（MDI）方式下編寫換刀指令后，檢測換刀繼電器動作正常，換刀用變頻器有頻率輸出，因此排除故障②；針對③重新設(shè)定Z向坐標(biāo)參考點，即使用手輪將Z軸移動至機(jī)械坐標(biāo)值為Z＝130時，將參數(shù)1815中的APC（Z）對應(yīng)的數(shù)值改為“0”后機(jī)床斷電再啟動，將APC（Z）對應(yīng)的數(shù)值改為“1”， 機(jī)床斷電再啟動后，刀庫依然不執(zhí)行換刀指令，因此排除故障③；針對④打開系統(tǒng)梯形圖查看換刀點位置信號正常，因此排除故障④；針對⑤重新調(diào)整主軸下端面與工作臺距離即使用手輪將主軸向上移動，用尺子測量主軸下端面與工作臺之間的直線距離達(dá)到540mm時，將系統(tǒng)K參數(shù)15的“0”位修改為1，機(jī)床斷電再啟動刀庫仍然不執(zhí)行換刀指令，距離分別調(diào)整為535mm、530mm、520mm時依然不行，因此排除故障⑤；針對⑥將刀庫電動機(jī)拆下來仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)電源線因老化全部在進(jìn)行端子處斷掉，將斷掉的電源線重新連接好，試運行刀庫能夠正常換刀。
經(jīng)調(diào)查該故障因刀庫在換刀過程中電源線被轉(zhuǎn)動的刀盤卡住拽斷造成，因此將電源線接好后，將電源線固定牢靠，避免此類現(xiàn)象再次發(fā)生。
數(shù)控車床故障診斷與修理
數(shù)控車床一般由X、Z向移動工作臺、主軸等工作單元組成，主要完成對工件的車削、鏜孔等工作，其故障有很多種類，其中有主軸電氣控制方面、有電動刀架等方面，下面對一起典型的電氣系統(tǒng)故障診斷與修理進(jìn)行闡述。
（1）故障現(xiàn)象。一臺斜導(dǎo)軌數(shù)控車床，型號為HTC2050i，加工過程中突發(fā)故障，數(shù)控系統(tǒng)報警信息為：NO.2121液壓電機(jī)電源控制開關(guān)跳閘；NO.2123液壓電機(jī)未啟動；NO.2130卡盤壓力低。經(jīng)查電氣控制柜內(nèi)一單相直流24V控制用斷路器跳閘，若強(qiáng)行將該跳閘斷路器合閘，數(shù)控裝置黑屏，直流電源板的電源指示燈忽明忽暗。
（2）故障診斷與分析。根據(jù)系統(tǒng)報警信息，按照設(shè)備運行原理分析后，認(rèn)為造成此故障現(xiàn)象的原因主要有：①液壓站電動機(jī)發(fā)生故障。②檢測液壓卡盤壓力的壓力繼電器發(fā)生故障。③繼電器板的直流24V電源有短路故障。
（3）故障排除與修理。針對①檢查液壓站電動機(jī)，液壓系統(tǒng)電路如圖3所示。
用兆歐表對液壓站電動機(jī)進(jìn)行檢測，結(jié)果正常，將電動機(jī)直接連接到控制用電源開關(guān)下端，合閘后液壓電動機(jī)能夠正常啟動，因此排除故障①；針對②檢查液壓卡盤壓力繼電器SP3，卡盤控制電路如圖4所示，經(jīng)測量壓力繼電器信號正常，將壓力繼電器電源線從繼電器上方拔掉，開機(jī)后上述報警信息仍存在，因此排除故障②；針對③先檢查跳閘斷路器兩端線路，測量其控制電壓，經(jīng)檢測上端線路正常，下端＋24Ｖ電源對地短路，經(jīng)查下端與繼電器板連接，用萬用表檢測繼電器板上面各線路＋24Ｖ電源狀況，發(fā)現(xiàn)各線路均對地短路，因各限位與測量信號均為＋24Ｖ電源，且斷路器上有液壓監(jiān)控觸點，先檢測液壓監(jiān)控觸點是否正常。
將各端子與＋24Ｖ電源連接的另一端從繼電器板上拆下來，逐一用萬用表進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)XT3端子對地短路，引起各＋24Ｖ電源對地短路（因各＋2 4Ｖ電源在繼電器板上是全部連接在一起的，只要連接中的線路有一條對地短路均會造成所有＋24Ｖ電源對地短路），經(jīng)檢查XT3端子是排屑器裝置脹緊檢測信號線，拆開防護(hù)罩發(fā)現(xiàn)該信號線纏住脹緊輪，脹緊輪隨排屑電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，將信號線拽斷，斷開的信號線＋24Ｖ電源通過床身對地短路從而發(fā)生上述故障。將損壞的信號線恢復(fù)后，故障解除，機(jī)床試運行正常。將該信號線固定牢靠，避免此類現(xiàn)象再次發(fā)生。
數(shù)控銑床故障診斷與修理
數(shù)控銑床一般由 X 、 Y 向移動的工作臺、主軸等工作單元組成，主要完成對工件的銑孔、溝、槽等工作，其故障有很多種類，其中有電氣控制方面的、也有機(jī)械方面的，下面對一起典型的電氣故障回不了工作零點的診斷與修理進(jìn)行闡述。
（1）故障現(xiàn)象。一臺數(shù)控銑床，型號為CK7136，采用山東凱恩帝（KND）數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，在開機(jī)使用回零點過程中，X向、Y向、Z向均回不了零點，系統(tǒng)報警：＋X、＋Y、 ＋Z均超程。
（2）故障診斷與分析。根據(jù)系統(tǒng)報警信息，按照設(shè)備運行原理分析后認(rèn)為造成此故障現(xiàn)象的原因主要有：①各向限位開關(guān)發(fā)生故障。②各向限位線路發(fā)生故障。③系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變動。
（3）故障排除與修理。針對①對各方向限位開關(guān)進(jìn)行通斷閉合檢測，發(fā)現(xiàn)X、Y向限位開關(guān)正常，Z向限位開關(guān)減速檢測擋無信號，檢查知Z向限位開關(guān)減速擋不能有效閉合與松開，更換Z向限位開關(guān)后，點數(shù)控裝置上面的“診斷”鍵進(jìn)入診斷界面，手動移動各方向，檢查X、Y、Z向分別對應(yīng)的參數(shù)X000、X001、X002，檢查各對應(yīng)的從左往右數(shù)前四位二進(jìn)制數(shù)是否有變化，發(fā)現(xiàn)只有Z向能夠有效響應(yīng)，X、Y向限位開關(guān)正常，但還是不能回零點，因此排除故障①；針對②檢查X、Y向限位開關(guān)至數(shù)控系統(tǒng)的線路，發(fā)現(xiàn)線路因長時間使用，經(jīng)含油切削液的浸濕發(fā)生老化，造成 X、Y向線路絕緣皮脫落，再加上X、Y向線路在一起固定并隨工作臺運動，導(dǎo)致線路與設(shè)備本體短路，將X、Y向線路進(jìn)行處理后，通過數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)X、 Y、Z向線路均正常，但仍然回不了零點，因此排除故障②；針對③點數(shù)控裝置（CNC）上面的“參數(shù)”鍵，進(jìn)入?yún)?shù)界面，查找參數(shù)“0015”，下方提示為：POD GB4S FXC0 FXCS…ZRSZ ZRSY ZRSX檢查其參數(shù)是否為“01000111”，該參數(shù)為X、 Y、Z方向的零點設(shè)定值，發(fā)現(xiàn)為“01000001”顯然不正確，需調(diào)整。
調(diào)整方法為：點數(shù)控裝置上面“設(shè)置”鍵，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置面，將光標(biāo)下移至“參數(shù)開關(guān)”處，點數(shù)控裝置鍵盤上“向右”箭頭，將“參數(shù)開關(guān)”打開，然后點“參數(shù)”鍵，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定界面，光標(biāo)移至參數(shù)0015處，登錄方式修改為“錄入”狀態(tài)后，在下方的數(shù)字設(shè)定框內(nèi)輸入“01000111”，點數(shù)控裝置面板上面的“輸入”鍵，然后將參數(shù)開關(guān)關(guān)上，復(fù)位報警信息后，關(guān)閉設(shè)備電源，重新啟動機(jī)床執(zhí)行各方向回零，機(jī)床運行正常，故障解除。
此故障類型為典型的限位開關(guān)硬件故障與系統(tǒng)零點參數(shù)丟失雙方面發(fā)生的故障，該故障的出現(xiàn)是因為限位線路絕緣皮老化，在回零過程中造成短路，導(dǎo)致系統(tǒng)回零參數(shù)丟失，發(fā)生上述故障。此類故障發(fā)生后，應(yīng)該先排除硬件故障，再排除系統(tǒng)參數(shù)方面的軟件故障。
結(jié)語
綜上所述，數(shù)控加工設(shè)備是集數(shù)字化、智能化和專業(yè)化為一體的設(shè)備，其故障診斷與維修工作較復(fù)雜，因此，在要求故障維修人員掌握相關(guān)理論知識的同時，還需有豐富的實踐經(jīng)驗。這就要求弄清楚各數(shù)控加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)與運行機(jī)能，在處理故障問題時善于按照數(shù)控加工設(shè)備運行原理進(jìn)行故障分析與判斷，然后才能進(jìn)一步地進(jìn)行針對性地故障排除，只有這樣才能夠行之有效地解決故障問題，且達(dá)到舉一反三的效果。
